DE19644325A1 - Halbleiterlasermodul - Google Patents
HalbleiterlasermodulInfo
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- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiterlaser
modul, bei dem ein Halbleiterlaser und eine optische Faser
mit hoher Genauigkeit positioniert sind.
Mit der Ausbreitung von optischen Kommunikationssystem
en ist eine Verringerung der Abmessung und der Kosten einer
Schlüsselvorrichtung, das heißt, eines optischen Sen
der/Empfängermoduls, gefordert worden. Um diese Forderung
zu erfüllen, sind verschiedene Halbleiterlasermodule, bei
welchen Halbleiterlaser und optische Fasern ohne die Not
wendigkeit eines Justierens auf genau verarbeiteten Si-
Substraten zusammengesetzt sind, vorgeschlagen worden.
Fig. 8 zeigt eine Querschnittsansicht, die ein Halblei
terlasermodul darstellt, das in der offengelegten Japani
schen Patentanmeldung Nr. Sho. 62-57277 offenbart ist. Bei
diesem Halbleiterlasermodul ist ein Laserchip 200 auf einer
Justiervorrichtung 111 angeordnet, die eine V-förmige Ver
tiefung 140 aufweist. Eine Glasfaser 210 ist in die V-för
mige Vertiefung 140 der Justiervorrichtung 111 eingebracht
und eine Endfläche der Glasfaser 210 ist derart an einer
Laserfläche des Laserchip 200 angebracht, daß sich ein Kern
230 der Faser 210 mit einen aktiven Bereich 700 des Laser
chip 200 in Kontakt befindet.
Die Justiervorrichtung 111 weist ein Halbleitermate
rial, wie zum Beispiel Si und GaAs, auf und die V-förmige
Vertiefung 140 ist durch chemisches Ätzen ausgebildet. Der
Winkel und die Tiefe der V-förmigen Vertiefung 140 sind
derart ausgewählt, daß die Position des Kerns 230 der Glas
faser 210 in der horizontalen Richtung und der vertikalen
Richtung genau justiert ist. Ein ebener Abschnitt, auf wel
chem der Laserchip 200 angeordnet ist, ist in der V-förmi
gen Vertiefung 140 angeordnet. Außerdem weist der Laserchip
200 eine streifenförmige Mesa (nicht gezeigt) auf und der
Neigungswinkel an beiden Seiten der streifenförmigen Mesa
ist derart ausgewählt, daß sich die Seitenoberflächen der
Mesa mit den Seitenoberflächen der V-förmigen Vertiefung
140 in engem Kontakt befinden, wenn der Laserchip 200 auf
der Justiervorrichtung 111 angebracht ist.
Da das Halbleiterlasermodul derart aufgebaut ist, daß
sich die Seitenoberflächen der streifenförmigen Mesa des
Laserchip 200 mit den Seitenoberflächen der V-förmigen Ver
tiefung 140 der Justiervorrichtung 111 in engem Kontakt be
finden, wird ein Positionieren des Laserchip 200 in dem Mo
dul in der horizontalen Richtung und der vertikalen Rich
tung automatisch genau durchgeführt, wenn das Modul zusam
mengesetzt wird. Weiterhin wird, da der Winkel und die
Tiefe der V-förmigen Vertiefung 140 im voraus auf den Au
ßendurchmesser der Glasfaser 210 eingestellt sind, ein Po
sitionieren der Glasfaser 210 in dem Modul in der horizon
talen Richtung und der vertikalen Richtung automatisch ge
nau durchgeführt. Weiterhin wird in der Richtung, die par
allel zu der optischen Achse verläuft (hier im weiteren
Verlauf als Richtung der optischen Achse bezeichnet), eine
Ausrichtung der Glasfaser 210 zu dem Laserchip 200 durch
ein Anbringen der Faserfläche an der Laserfläche durchge
führt. Deshalb wird, wenn das Halbleiterlasermodul zusam
mengesetzt wird, der Kern 230 der Glasfaser 210 ohne die
Notwendigkeit einer Ausrichtung der Glasfaser 210 und des
Laserchip 200 in der horizontalen Richtung und der verti
kalen Richtung automatisch zu dem aktiven Bereich 700 des
Laserchip 200 ausgerichtet.
Bei dem Halbleiterlasermodul im Stand der Technik, das
in Fig. 8 gezeigt ist, werden jedoch, wenn die Glasfaser
210 in die V-förmige Vertiefung 140 der Justiervorrichtung
111 eingebracht wird, um die Faserfläche an der Laserfläche
anzubringen, diese Flächen unvorteilhafterweise fehlerhaft,
wodurch der Kopplungswirkungsgrad zwischen dem Halbleiter
laser und der Glasfaser verringert wird.
Fig. 9 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht,
die ein Halbleiterlasermodul darstellt, das in "Optical De
vice Passive Alignment Technology for Surface Mount Mo
dule", in THE JOURNAL OF JAPAN INSTITUTE FOR
INTERCONNECTING AND PACKAGING ELECTRONIC CIRCUITS, Bd. 10,
Nr. 5, Seiten 302 bis 324, offenbart ist. Bei diesem Halb
leiterlasermodul sind ein Halbleiterlaser 103 und eine op
tische Faser 106 ohne ein Verbinden einer Laserfläche mit
einer Faserfläche 106a auf einem Si-Substrat 101 angeord
net. Wie es durch Pfeile in Fig. 9 gezeigt ist, wird der
Halbleiterlaser 103 auf einem Bereich 103b des Si-Substrats
101 angeordnet, an dem keine V-förmige Vertiefung 102 vor
handen ist, und wird die optische Faser 106 derart in die
V-förmige Vertiefung 102 eingebracht, daß sich die Faser
fläche 106a mit einer Seitenoberfläche einer rechteckigen
Vertiefung 104 in Kontakt befindet.
Die V-förmige Vertiefung 102 ist durch anisotropes che
misches Ätzen mit einem Ätzmittel einer starken Base, wie
zum Beispiel KOH (Kaliumhydroxid), ausgebildet und die
rechteckige Vertiefung 104 ist durch Schneiden der gleichen
an einem Ende der V-förmigen Vertiefung 102 in der Rich
tung, die senkrecht zu der V-förmigen Vertiefung 102 ver
läuft, ausgebildet.
Wenn das Halbleiterlasermodul zusammengesetzt wird,
wird ein Positionieren des Halbleiterlasers 103 unter Ver
wendung von Markierungen (nicht gezeigt) auf dem Halblei
terlaser 103 und auf dem Si-Substrat 101 durchgeführt und
wird ein Positionieren der optischen Faser 106 In der hori
zontalen Richtung und der vertikalen Richtung durch Fixie
ren der optischen Faser 106 in der V-förmigen Vertiefung
102 durchgeführt. Weiterhin wird eine Ausrichtung der La
serfläche zu der Faserfläche 106a in der Richtung der opti
schen Achse durch ein Anbringen der Faserfläche 106a an der
Seitenoberfläche der rechteckigen Vertiefung 104 durchge
führt. Deshalb ist es, wenn das Halbleiterlasermodul zusam
mengesetzt wird, möglich, den Kern der optischen Faser 106
ohne die Notwendigkeit einer Ausrichtung des Halbleiterla
sers 103 und der optischen Faser 106 in der horizontalen
Richtung und der vertikalen Richtung automatisch zu dem
Lichtabgabepunkt des Halbleiterlasers 103 auszurichten.
Bei diesem Halbleiterlasermodul im Stand der Technik,
das in Fig. 9 gezeigt ist, wird, obgleich sich die Laser
fläche nicht mit der Faserfläche in Kontakt befindet, wenn
die optische Faser 106 in die V-förmige Vertiefung 102 ein
gebracht wird, um die Faser 106 in der Richtung der opti
schen Achse zu positionieren, die Faserfläche 106a mehrmals
gegen die Seitenoberfläche der rechteckigen Vertiefung 104
gedrückt, um die Position der Faser 106 zu justieren, wo
durch die Faserfläche 106a fehlerhaft wird, was zu einer
Verringerung des Kopplungswirkungsgrads zwischen dem Halb
leiterlaser 103 und der optischen Faser 106 führt.
Weiterhin hängt, obgleich die optische Faser 106 durch
ein Anbringen der Faserfläche 106a an der Seitenoberfläche
der rechteckigen Vertiefung 104 genau positioniert ist, die
Positionierungsgenauigkeit des Lasers 103 von der Positio
nierungsgenauigkeit der Markierungen in der Größenordnung
von Mikrometern ab, da das Positionieren des Halbleiterla
sers 103 die Markierungen auf dem Halbleiterlaser 103 und
auf dem Si-Substrat 101 verwendet. Bei einer solchen
schlechten Genauigkeit wird kein ausreichend genaues Posi
tionieren in der Richtung der optischen Achse verwirklicht.
Unterdessen ist ein anderes Halbleiterlasermodul in
"Packaging Architecture in Lightwave Communication", in THE
JOURNAL OF JAPAN INSTITUTE FOR INTERCONNECTING AND
PACKAGING ELECTRONIC CIRCUITS, Bd. 10, Nr. 5, Seiten 325
bis 329, offenbart worden. Bei diesem Halbleiterlasermodul
ist anstelle der rechteckigen Vertiefung 104 des Lasermo
duls, das in Fig. 9 gezeigt ist, ein Faseranschlag auf ei
nem Bereich angeordnet, an dem eine Laserdiode (LD) ange
bracht ist, und eine Endfläche einer optischen Faser ist an
dem Faseranschlag angebracht, wodurch eine Ausrichtung der
optischen Faser und der Laserdiode in der Richtung der op
tischen Achse durchgeführt wird.
Bei diesem Halbleiterlasermodul wird jedoch, da die
Ausrichtung in der Richtung der optischen Achse durch ein
Anbringen der Faserfläche an dem Faseranschlag durchgeführt
wird, die Faserfläche fehlerhaft, wodurch der Kopplungswir
kungsgrad zwischen dem Halbleiterlaser und der optischen
Faser verringert wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß
darin, ein Halbleiterlasermodul, bei welchem ein Halblei
terlaser und eine optische Faser ohne einen Fehler auf ei
ner Laserfläche und einer Faserfläche einfach und genau in
der Richtung der optischen Achse ausgerichtet sind, sowie
ein Halbleiterlasermodul zu schaffen, bei welchem die Aus
richtung in der Richtung der optischen Achse mit einer hö
heren Genauigkeit selbstausrichtend durchgeführt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines Halb
leiterlasermoduls nach Anspruch 1, 3 oder 4 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden
Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
weist ein Halbleiterlaserchip bei einem Halbleiterlasermo
dul, bei dem der Halbleiterlaserchip, der eine Lichtabgabe
fläche aufweist, und eine optische Faser, die eine Faser
fläche aufweist, derart auf einem Modulsubstrat angebracht
sind, daß die Lichtabgabefläche der Faserfläche gegenüber
liegt, eine Mehrzahl von Halbleiterschichten auf, die auf
einem Halbleitersubstrat angeordnet sind, und beinhaltet
einen Lichtabgabebereich, wobei das Halbleitersubstrat ei
nen Abschnitt aufweist, der über die Lichtabgabefläche her
vorsteht. Die optische Faser weist einen Kern, der sich in
einer Richtung eines optischen Wellenleiters ausdehnt, und
ein Beschichtungsteil auf, das den Kern umgibt. Bei diesem
Modul wird ein Positionieren der optischen Faser in der
Richtung der optischen Achse durch ein Anbringen eines Ab
schnitts des Beschichtungsteils an der Faserfläche an dem
hervorstehenden Abschnitt des Substrats des Halbleiterla
serchip durchgeführt. Deshalb wird eine Ausrichtung der op
tischen Faser zu dem Halbleiterlaserchip in der Richtung
der optischen Achse einfach und genau mit einem erwünschten
Raum zwischen ihnen durchgeführt, ohne daß sich die
Lichtabgabefläche des Halbleiterlaserchip mit der Faserflä
che in Kontakt befindet, wodurch der Kopplungswirkungsgrad
zwischen dem Halbleiterlaserchip und der optischen Faser
bemerkenswert verbessert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung
weist das Halbleitersubstrat des Halbleiterchip bei dem zu
vor beschriebenen Halbleiterlasermodul Abschnitte auf, die
an beiden Seiten des Lichtabgabebereichs in der Richtung,
die parallel zu der Lichtabgabefläche verläuft, über die
Lichtabgabefläche hervorstehen. In diesem Fall wird, da La
serlicht, das von der Lichtabgabefläche des Halbleiterla
serchip abgegeben wird, nicht von dem hervorstehenden Ab
schnitt des Laserlichts reflektiert wird, der Freiheitsgrad
beim Bestimmen eines Raums zwischen dem Halbleiterlaserchip
und der optischen Faser bemerkenswert verbessert.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung
weist ein Halbleiterlaserchip bei einem Halbleiterlasermo
dul, bei dem der Halbleiterlaserchip, der eine Lichtabgabe
fläche aufweist, und eine optische Faser, die eine Faser
fläche aufweist, derart auf einem Modulsubstrat angebracht
sind, daß die Lichtabgabefläche der Faserfläche gegenüber
liegt, eine Mehrzahl von Halbleiterschichten auf, die auf
einem Halbleitersubstrat angeordnet sind, und beinhaltet
einen Lichtabgabebereich, wobei die optische Faser einen.
Kern, der sich in einer Richtung eines optischen Wellenlei
ters ausdehnt, und ein Beschichtungsteil aufweist, das den
Kern umgibt und einen Abschnitt aufweist, der über die Fa
serfläche hervorsteht. Bei diesem Modul wird ein Positio
nieren der optischen Faser in der Richtung der optischen
Achse durch ein Anbringen des hervorstehenden Abschnitts
des Beschichtungsteils an dem Halbleitersubstrat des Halb
leiterlaserchip durchgeführt. Deshalb wird eine Ausrichtung
der optischen Faser zu dem Halbleiterlaserchip in der Rich
tung der optischen Achse einfach und genau mit einem er
wünschten Raum zwischen ihnen durchgeführt, ohne daß sich
die Lichtabgabefläche des Halbleiterlaserchip mit der Fa
serfläche in Kontakt befindet, wodurch der Kopplungswir
kungsgrad zwischen dem Halbleiterlaserchip und der opti
schen Faser bemerkenswert verbessert wird.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Elfindung
weist eine optische Faser bei einem Halbleiterlasermodul,
bei dem ein Halbleiterlaserchip, der eine Lichtabgabefläche
aufweist, und die optische Faser, die eine Faserfläche auf
weist, derart auf einem Modulsubstrat angebracht sind, daß
die Lichtabgabefläche der Faserfläche gegenüberliegt eine
Führungseinrichtung auf einem Umfangsabschnitt von ihr auf,
weist das Modulsubstrat eine Vertiefung mit einer Führungs
einrichtung auf, die mit der Führungseinrichtung der opti
schen Faser ineinandergefügt ist, und ist die optische Fa
ser derart in die Vertiefung des Modulsubstrats einge
bracht, daß die Führungseinrichtung der optischen Faser mit
der Führungseinrichtung des Modulsubstrats ineinandergefügt
ist, wodurch ein Positionieren der optischen Faser in der
Richtung der optischen Achse durchgeführt wird. Bei diesem
Modul befindet sich die Lichtabgabefläche des Halbleiterla
serchip nicht in Kontakt mit der Faserfläche und ist die
optische Faser ohne die Notwendigkeit einer Ausrichtung an
einer Position fixiert, die im voraus bestimmt ist. Deshalb
sind die Lichtabgabefläche und die Faserfläche nicht feh
lerhaft, wodurch der Kopplungswirkungsgrad zwischen dem
Halbleiterlaserchip und der optischen Faser bemerkenswert
verbessert wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der
Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Halbleiterla
sermoduls gemäß einem ersten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 2(a) bis 2(f) perspektivische Ansichten von Verfah
rensschritten bei einem Verfahren zur
Herstellung eines in dem Halbleiterla
sermodul in Fig. 1 verwendeten Halblei
terlasers;
Fig. 3(a) bis 3(c) perspektivische Ansichten von Verfah
rensschritten bei einem Verfahren eines
Zusammensetzens des Halbleiterlasermo
duls in Fig. 1;
Fig. 4 eine Draufsicht eines Halbleiterlaser
moduls gemäß einem zweiten Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5(a) und 5(b) perspektivische Ansichten von Verfah
rensschritten bei einem Verfahren zur
Herstellung eines in dem Halbleiterla
sermodul in Fig. 4 verwendeten Halblei
terlasers;
Fig. 6(a) eine Seitenansicht eines Halbleiterla
sermoduls gemäß einem dritten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 6(b) eine perspektivische Ansicht einer
Spitze einer in dem Halbleiterlasermo
dul in Fig. 6(a) verwendeten optischen
Faser;
Fig. 7(a) eine Draufsicht eines Halbleiterlaser
moduls gemäß einem vierten Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7(b) und 7(c) perspektivische Ansichten einer Spitze
einer in dem Halbleiterlasermodul in
Fig. 7(a) verwendeten optischen Faser;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Halblei
terlasermoduls im Stand der Technik;
und
Fig. 9 eine perspektivische Explosionsansicht
eines Halbleiterlasermoduls im Stand
der Technik.
Es folgt die Beschreibung von bevorzugten Ausführungs
beispielen der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines ersten Aus
führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, die ein Halbleiterla
sermodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung darstellt. In der Figur bezeichnet das Be
zugszeichen 1 ein Si-Substrat (Modulsubstrat), das eine V-
förmige Vertiefung 2 aufweist, bezeichnet das Bezugszeichen
3 einen Halbleiterlaserchip, der eine aktive Schicht 5 und
ein überhängendes Teil 4 aufweist, bezeichnet das Bezugs
zeichen 6 eine optische Faser, die einen Kern 62 und ein
Beschichtungs- bzw. Mantelteil 61 aufweist, und bezeichnet
das Bezugszeichen 9 Laserlicht, das von dem Halbleiterla
serchip 3 abgegeben wird.
Ein Halbleiterlasermodul gemäß dem ersten Ausführungs
beispiel weist das Si-Substrat 1, das die V-förmige Vertie
fung 2 aufweist, den Halbleiterlaserchip 3, der auf einem
Bereich des Si-Substrats 1 angeordnet ist, an dem die Ver
tiefung 2 nicht vorhanden ist, wobei ein Halbleitersubstrat
nach oben liegt, und die optische Faser 6 auf, die in der
V-förmigen Vertiefung 2 des Si-Substrats 1 angeordnet ist,
wobei eine Endfläche einer Lichtabgabefläche des Halblei
terlaserchip 3 gegenüberliegt. Der Halbleiterlaserchip 3
weist das überhängende Teil 4 auf, der von dem Halbleiter
substrat über die Lichtabgabefläche hervorsteht. Die opti
sche Faser 6 ist derart angeordnet, daß sich das Beschich
tungsteil 61 an der Faserfläche mit dem überhängenden Teil
4 des Halbleiterlaserchip 3 in Kontakt befindet.
Es wird eine Beschreibung der Struktur des Halbleiter
laserchip 3 gegeben.
Die Fig. 2(a) bis 2(f) zeigen perspektivische An
sichten, die die Verfahrensschritte bei einem Verfahren zur
Herstellung des Halbleiterchip 3 darstellen, und Fig. 2(f)
zeigt eine vervollständigte Struktur des Halbleiterlaser
chip 3.
Wie es in Fig. 2(f) gezeigt ist, beinhaltet der Halb
leiterlaserchip 3 ein InP-Substrat 7 eines p-Typs und steht
ein Abschnitt des InP-Substrats 7 des p-Typs um eine vorge
schriebene Länge von der Laserlichtabgabefläche hervor.
Aufeinanderfolgend werden eine erste InGaAsP-Beschichtungs
lage 8 des p-Typs, die ungefähr 1.5 µm dick ist, eine ak
tive InP/InGaAsP-Schicht 5, die ungefähr 0.1 µm dick ist,
eine zweite InGaAsP-Beschichtungslage 10 eines n-Typs, die
ungefähr 1.5 µm dick ist, und eine erste InP-Kontaktschicht
11 des n-Typs, die ungefähr 2 bis 3 µm dick ist, auf einem
Mittenabschnitt des InP-Substrats 7 des p-Typs angeordnet.
Diese Schichten bilden einen streifenförmigen Steg aus und
Stromsperrstrukturen 13, die alle eine InP-Schicht 13a dem
n-Typs und obere und untere InP-Schichten 13b des p-Typs
aufweisen, werden derart auf gegenüberliegenden Seiten des
Stegs angeordnet, daß der Steg innerhalb der Stromsperr
strukturen 13 vergraben ist. Eine zweite InP-Kontaktschicht
14 des n-Typs ist auf dem Steg und auf den Stromsperrstruk
turen 13 angeordnet. Weiterhin beinhaltet der Halbleiterla
serchip 3 Vertiefungen 31 zum Verringern der Kapazität an
den gegenüberliegenden Seiten des streifenförmigen Stegs
und von diesem beabstandet. Ein Oberflächenschutzfilm 15,
der SiO₂ aufweist, ist in den Vertiefungen 31 und auf der
zweiten Kontaktschicht 14 mit Ausnahme eines Bereichs auf
dem streifenförmigen Steg angeordnet, der als ein optischer
Wellenleiter dient. Eine n-seitige Elektrode 16 ist auf der
zweiten Kontaktschicht 14 angeordnet und eine p-seitige
Elektrode 18 ist auf der hinteren Oberfläche des Substrats
1 angeordnet.
Es wird eine Beschreibung der Funktionsweise des Halb
leiterlasers gegeben.
Wenn eine Vorwärtsvorspannung über die p-seitige Elek
trode 18 und die n-seitige Elektrode 16 angelegt wird, wer
den Elektronen durch das InP-Substrat 7 des p-Typs und die
erste Beschichtungslage 8 in die aktive Schicht 5 injiziert
und werden Löcher durch die zweite Kontaktschicht 14, die
erste Kontaktschicht 11 und die zweite Beschichtungslage 10
in die aktive Schicht 5 injiziert. In der aktiven Schicht 5
rekombinieren die Elektronen mit den Löchern, um eine indu
zierte Lichtabgabe zu erzeugen. Wenn die Menge der inji
zierten Ladungsträger, das heißt, der Elektronen und Lö
cher, ausreichend ist, um Licht zu erzeugen, das eine Dämp
fung in dem Wellenleiter überschreitet, tritt eine Laseros
zillation auf.
Die Verfahrensschritte zur Herstellung des Halbleiter
laserchip 3 sind in den Fig. 2(a) bis 2(f) gezeigt.
Zu Beginn werden die erste InGaAsP-Beschichtungslage 8
des p-Typs, die aktive InP/lnGaAsP-Schicht 5, die zweite
InGaAsP-Beschichtungslage 10 des n-Typs und die InP-Kon
taktschicht 11 des n-Typs aufeinanderfolgend auf das InP-
Substrat 7 des p-Typs aufgewachsen (Fig. 2(a)). Vorzugs
weise werden diese Schichten durch MOCVD (metallorganische
chemische Dampfphasenabscheidung) oder MBE (Molekular
strahlepitaxie) mit einer Wachstumstemperatur in einem Be
reich von 600°C bis 700°C aufgewachsen.
Danach wird ein Isolationsfilm, wie zum Beispiel SiO₂,
mit einer Dicke von ungefähr 100 nm durch Zerstäubung oder
CVD (chemische Dampfphasenabscheidung) abgeschieden und ge
mustert, um einen Streifen 12 auszubilden, der eine Breite
von ungefähr 5 µm aufweist (Fig. 2(b)).
In dem Schritt in Fig. 2(c) werden die Halbleiter
schichten auf dem InP-Substrat 7 unter Verwendung des
streifenförmigen Isolationsfilms 12 als Maske mit einem
Ätzmittel geätzt, das Bromwasserstoff oder Brom enthält, um
einen streifenförmigen Steg auszubilden, der einen opti
schen Wellenleiter vorsieht. Danach wird die Stromsperr
struktur 13, die eine InP-Schicht 13a des n-Typs und obere
und untere InP-Schichten 13b des p-Typs aufweist, auf bei
den Seiten des Stegs erzeugt. Nach einem Entfernen des Iso
lationsfilms 12 wird die zweite Kontaktschicht 14 des n-
Typs über die gesamte Oberfläche aufgewachsen.
In dem Schritt in Fig. 2(d) werden, um die Kapazität
des Halbleiterlaserchip 3 zu verringern, Abschnitte der
Stromsperrstruktur 13 auf beiden Seiten des streifenförmi
gen Stegs und von diesem beabstandet bis zu einer Tiefe ge
ätzt, die die des pn-Übergang zwischen der InP-Schicht 13a
des n-Typs und der unteren InP-Schicht 13b des p-Typs über
schreitet. Danach wird SiO₂ oder dergleichen über die ge
samte Oberfläche abgeschieden, um den Oberflächenschutzfilm
15 auszubilden, und wird ein Abschnitt des Oberflächen
schutzfilms 15 auf der Oberseite des streifenförmigen Stegs
entfernt. Danach wird die n-seitige Elektrode 16 auf dem
Oberflächenschutzfilm 15 und auf der Oberseite des strei
fenförmigen Stegs ausgebildet.
In dem Schritt in Fig. 2(e) wird ein Resist- bzw. Lack
muster 17 auf einem vorgeschriebenen Bereich der Struktur
ausgebildet und werden die Halbleiterschichten auf dem
Substrat 7 mit einem Gas, das Methan und Wasserstoff ent
hält, unter Verwendung des Resistmusters 17 als Maske troc
kengeätzt, wodurch eine Laserlichtabgabefläche 32 erzeugt
wird.
Danach wird das InP-Substrat 7 des p-Typs an der hinte
ren Oberfläche bis zu einer Dicke von 100 µm geschliffen
und wird ein Metall auf die hintere Oberfläche des
Substrats 7 abgeschieden und gemustert, um die p-seitige
Elektrode 18 zu erzeugen.
Gleichzeitig mit dem Ausbilden der p-seitigen Elektrode
18 werden Markierungen zum Positionieren des Halbleiterla
serchip 3, wenn der Halbleiterlaserchip 3 mit dem Si-
Substrat 1 verbunden wird, und Markierungen, die eine
Trennposition zeigen, auf der hinteren Oberfläche des
Substrats 7 durch Mustern des Metalls der Elektrode 18 aus
gebildet. Schließlich wird das InP-Substrat 7 des p-Typs in
Übereinstimmung mit den Markierungen zum Trennen getrennt,
was zu einem Halbleiterlaserchip 3 führt (Fig. 2(f)).
Bei diesem Verfahren kann, da das InP-Substrat 7 des p-
Typs unter Verwendung der Markierungen zum Trennen getrennt
wird, die Länge des überhängenden Teils 4 mit einer hohen
Genauigkeit bestimmt werden. Da ein herkömmlicher InP-Rei
henlaser mit einer Struktur eines vergrabenen Stegs Laser
licht in einem Winkel von ungefähr 30 Grad abgibt, muß die
Länge des überhängenden Teils 4 derart ausgewählt sein, daß
das abgegebene Laserlicht das überhängende Teil 4 nicht
trifft. Zum Beispiel muß die Länge des überhängenden Teils
4, wenn die Tiefe des Trockenätzens zum Ausbilden der
Lichtabgabefläche 32 5 µm von der aktiven Schicht 5 be
trägt, kürzer als ungefähr 20 µm sein. Wenn der Kopplungs
wirkungsgrad zwischen dem Halbleiterlaserchip 3 und der op
tischen Faser 6 berücksichtigt wird, ist es erwünscht, daß
die Länge des überhängenden Teils 4 so kurz wie möglich
ist.
Andererseits weist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, die
optische Faser 6 einen Kern 62, der Laserlicht 4 aufnimmt,
das von dem Halbleiterlaserchip 3 abgegeben wird, und ein
Beschichtungsteil 61 auf, das den Kern 62 umgibt und einen
Brechungsindex aufweist, der kleiner als der des Kerns 62
ist. Das Laserlicht 4, das von dem Halbleiterlaserchip 3
abgegeben wird, wird durch den Kern 62 der optischen Faser
6 übertragen. In diesem ersten Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung wird eine herkömmliche optische Faser
als die optische Faser 6 verwendet.
Die Fig. 3(a) bis 3(c) zeigen perspektivische An
sichten, die ein Verfahren zum Zusammensetzen eines Halb
leiterlasermoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung darstellen.
Zu Beginn wird, wie es in Fig. 3(a) dargestellt ist,
ein Positionieren des Halbleiterlaserchip 3 auf dem Si-
Substrat 1 unter Verwendung der Markierungen 19 auf dem
Substrat 1 und auf dem Halbleiterlaserchip 3 durchgeführt,
wobei die n-seitige Elektrode 16 des Halbleiterlaserchip 3
dem Si-Substrat 1 gegenüberliegt, und wird danach der Halb
leiterlaserchip 3 mit dem Si-Substrat 1 verbunden (Fig.
3(a)). Dann wird die optische Faser 6 in die V-förmige Ver
tiefung 2 des Si-Substrats 1 eingebracht (Fig. 3(b)) und
wird das Beschichtungsteil 61 an der Endfläche der opti
schen Faser 6 an dem überhängenden Teil 4 des Halbleiterla
serchip 3 angebracht (Fig. 3(c)). schließlich wird die op
tische Faser 6 mit einem Klebstoff an dem Si-Substrat 1 fi
xiert bzw. befestigt. Auf diese Weise ist ein Halbleiterla
sermodul, das in Fig. 1 gezeigt ist, vervollständigt.
Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Position
der optischen Faser 6 in der horizontalen Richtung und der
vertikalen Richtung durch die Ausgestaltung der V-förmigen
Vertiefung 2 bestimmt und wird die Position der optischen
Faser 6 in der Richtung der optischen Achse durch die Länge
des überhängenden Teils 4 des Halbleiterlaserchip 3, wel
ches im voraus ausgebildet wird, selbstausrichtend be
stimmt, wohingegen sie bei dem Halbleiterlasermodul im
Stand der Technik durch eine rechteckige Vertiefung oder
einen Faseranschlag bestimmt wird. Deshalb hängt der Raum
zwischen der aktiven Schicht 5 des Halbleiterlaserchip 3
und der Endfläche der optischen Faser 6 von der Genauigkeit
der photolithographischen Verfahren zum Ausbilden des über
hängenden Teils 4 ab, so daß er mit einer Genauigkeit in
der Größenordnung von Nanometern bestimmt wird. Als Ergeb
nis ist die optische Faser 6 in der Richtung der optischen
Achse genau zu dem Halbleiterlaserchip 3 ausgerichtet, wäh
rend ein erwünschter Raum zwischen der aktiven Schicht 5
des Halbleiterlaserchip 3 und der Endfläche der optischen
Faser 6 aufrechterhalten wird. Weiterhin wird die Lichtab
gabefläche des Halbleiterlaserchip 3, da die Ausrichtung in
der Richtung der optischen Achse durch genaues Anbringen
der Endfläche der optischen Faser 6 an dem überhängenden
Teil 4 des Halbleiterlaserchip 3 durchgeführt wird, und
keine Ausrichtung notwendig ist, nicht durch die optische
Faser 6 fehlerhaft, was zu einem Halbleiterlasermodul
führt, das einen hohen Kopplungswirkungsgrad zwischen einem
Halbleiterlaser und einer optischen Faser aufweist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Aus
führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine Draufsicht, die ein Halbleiterlaser
modul gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegen
den Erfindung darstellt. Die Fig. 5(a) und 5(b) zeigen
perspektivische Ansichten, die Verfahrensschritte bei einem
Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterlaserchip gemäß
dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
darstellen.
Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß diesem zweiten Aus
führungsbeispiel, wie es in Fig. 5(b) gezeigt ist, weist
ein überhängendes Teil 4 des Halbleiterlaserchip 3 eine
Öffnung 41 in der Mitte gegenüber dem streifenförmigen Steg
auf, anders ausgedrückt, zwei überhängende Teile 4, stehen
an beiden Seiten des streifenförmigen Stegs von der Laser
lichtabgabefläche hervor.
Es wird eine Beschreibung des Herstellungsverfahrens
gegeben.
Wie es in Fig. 5(a) dargestellt ist, wird eine Laser
lichtabgabefläche durch Trockenätzen der Struktur bis zu
einer Tiefe, die die der aktiven Schicht 5 überschreitet,
erzeugt, wie es bereits bezüglich Fig. 2(e) beschrieben
worden ist. Danach wird, wie es in Fig. 5(b) dargestellt
ist, ein Abschnitt des überhängenden Teils 4 in der Nähe
der aktiven Schicht 5 geätzt und mit einem Ätzmittel ent
fernt, das Chlorwasserstoffsäure enthält, um eine Öffnung
41 auszubilden.
Ein Halbleiterlasermodul gemäß diesem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel wird wie folgt zusammengesetzt. Nachdem der
Halbleiterlaserchip 3 mit dem Si-Substrat 1 verbunden wor
den ist, wird die optische Faser 6 derart in die V-förmige
Vertiefung 2 eingebracht, daß sich eine Endfläche von ihr
mit dem überhängenden Teil 4 des Halbleiterlaserchip 3 in
Kontakt befindet, und wird die optische Faser 6 an dem Si-
Substrat 1 fixiert. Das Verfahren eines Verbindens des
Halbleiterlaserchip 3 auf dem Si-Substrat 1 ist zu dem Ver
fahren identisch, das in dem ersten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist.
Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß dem zweiten Ausfüh
rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Position
der optischen Faser 6 in der horizontalen Richtung und der
vertikalen Richtung durch die Ausgestaltung der V-förmigen
Vertiefung 2 bestimmt und wird die Position der optischen
Faser 6 in der Richtung der optischen Achse durch die Länge
des überhängenden Teils 4 des Halbleiterlaserchip 3, wel
ches im voraus ausgebildet wird, selbstausrichtend be
stimmt, wohingegen sie bei dem Halbleiterlasermodul im
Stand der Technik durch eine rechteckige Vertiefung oder
einen Faseranschlag bestimmt wird. Deshalb ist die optische
Faser 6 genau zu dem Halbleiterlaserchip 3 ausgerichtet,
während ein erwünschter Raum zwischen der aktiven Schicht 5
des Halbleiterlaserchip 3 und der Endfläche der optischen
Faser 6 aufrechterhalten wird.
Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß dem ersten Ausfüh
rungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, wird, wenn die
Länge des überhängenden Teils 4 erhöht wird, Laserlicht 9,
das von der aktiven Schicht 5 des Halbleiterlaserchip 3 ab
gegeben wird, unregelmäßig von dem überhängenden Teil 4 re
flektiert, was zu einer Verringerung des Kopplungswirkungs
grads zwischen dem Halbleiterlaserchip 3 und der optischen
Faser 6 und einer Erzeugung von Rauschen führt. Bei dem
Halbleiterlasermodul gemäß diesem zweiten Ausführungsbei
spiel wird jedoch, da das überhängende Teil 4 des Halblei
terlaserchip 3 die Öffnung 41 aufweist, eine unerwünschte
Reflexion von Laserlicht 9 an dem überhängenden Teil 4 mit
einer hohen Zuverlässigkeit vermieden. Deshalb wird der
Freiheitsgrad beim Entwurf des Raums zwischen dem Halblei
terlaserchip 3 und der optischen Faser 6 erhöht.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Aus
führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6(a) zeigt eine Seitenansicht, die ein Halbleiter
lasermodul gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung darstellt, und Fig. 6(b) zeigt eine
perspektivische Ansicht, die eine Spitze einer optischen
Faser darstellt, die in dem Halbleiterlasermodul, das in
Fig. 6(a) gezeigt ist, verwendet wird. In diesen Figuren
bezeichnet das Bezugszeichen 20 ein überhängendes Teil der
optischen Faser.
Das Halbleiterlasermodul gemäß diesem dritten Ausfüh
rungsbeispiel weist ein Si-Substrat 1, das eine V-förmige
Vertiefung 2 aufweist, einen Halbleiterlaserchip 3, der auf
dem Si-Substrat 1 angeordnet ist, wobei ein Halbleiter
substrat nach oben liegt, und eine optische Faser 6 auf,
die in die V-förmige Vertiefung 2 des Si-Substrats 1 einge
bracht ist, wobei eine Endfläche einer Lichtabgabefläche
des Halbleiterlaserchip 3 gegenüberliegt. Die optische Fa
ser 6 weist ein überhängendes Teil 20 auf, das heißt, ein
Abschnitt des Beschichtungsteils 61 steht über die Faser
fläche hervor, und ein Positionieren der optischen Faser 6
in der Richtung der optischen Achse wird durch ein Anbrin
gen des überhängenden Teils 20 an dem Halbleitersubstrat
des Halbleiterlaserchip 3 durchgeführt.
Das überhängende Teil 20 der optischen Faser 6 wird
durch mechanisches Schneiden der Spitze der optischen Faser 6
erzeugt, das einen Abschnitt einer erwünschten Länge zu
rückläßt, der über die Faserfläche hervorsteht. Die Länge
des überhängenden Teils 20 muß derart ausgewählt sein daß
Laserlicht 9, das von dem Halbleiterlaserchip 3 abgegeben
wird, das überhängende Teil 20 nicht trifft.
Ein Halbleiterlasermodul gemäß diesem dritten Ausfüh
rungsbeispiel wird wie folgt zusammengesetzt. Nachdem der
Halbleiterlaserchip 3 mit dem Si-Substrat 1 verbunden wor
den ist, wird die optische Faser 6 derart in die V-förmige
Vertiefung 2 eingebracht, daß sich das überhängende Teil 20
der optischen Faser 6 mit dem InP-Substrat 7 des p-Typs des
Halbleiterlaserchip 3 in Kontakt befindet, und wird die op
tische Faser 6 mit einem Klebstoff an dem Si-Substrat fi
xiert. Das Verfahren eines Verbindens des Halbleiterlaser
chip 3 auf dem Si-Substrat 1 ist zu dem Verfahren iden
tisch, das in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegen
den Erfindung beschrieben worden ist.
Bei dem Halbleiterlasermodul gemäß diesem dritten Aus
führungsbeispiel wird, da der Raum zwischen dem Halbleiter
laserchip 3 und der optischen Faser 6 in der Richtung der
optischen Achse durch die Länge des überhängenden Teils 20
der optischen Faser 6 bestimmt wird, eine Ausrichtung der
optischen Faser 6 zu dem Halbleiterlaserchip 3 in der Rich
tung der optischen Achse selbstausrichtend durchgeführt.
Die Form des überhängenden Teils 20 der optischen Faser
6 ist nicht auf die beschränkt, die in Fig. 6(b) gezeigt
ist. Zum Beispiel kann das überhängende Teil rechteckig
sein oder kann eine Öffnung in der Mitte des überhängenden
Teils ausgebildet sein.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines vierten Aus
führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7(a) zeigt eine Draufsicht, die ein Halbleiterla
sermodul gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung darstellt, und die Fig. 7(b) und 7(c)
zeigen perspektivische Ansichten, die die Spitzen von opti
schen Fasern darstellen, die in dem Halbleiterlasermodul,
das in Fig. 7(a) gezeigt ist, verwendet werden. In diesen
Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 22 eine Führungsver
tiefung der optischen Faser 6 und bezeichnet das Bezugszei
chen 23 einen Führungsvorsprung des Si-Substrats 1.
Wie es in Fig. 7(a) gezeigt ist, weist das Halbleiter
lasermodul gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel das Si-
Substrat 1, das eine V-förmige Vertiefung 2 aufweist, einen
Halbleiterlaserchip 3, der auf dem Si-Substrat 1 angeordnet
ist, wobei ein InP-Substrat des p-Typs nach oben liegt, und
eine optische Faser 6 auf, die in die V-förmige Vertiefung
des Si-Substrats 1 eingebracht ist, wobei eine Endfläche
einer Lichtabgabefläche des Halbleiterlaserchip 3 gegen
überliegt. Die optische Faser 6 weist die Führungsvertie
fung 22 am Umfang auf und das Si-Substrat weist den Füh
rungsvorsprung 23 auf, der mit der Führungsvertiefung 22
der optischen Faser 6 ineinandergefügt ist.
Die Führungsvertiefung 22 der optischen Faser 6 ist
durch mechanisches Schneiden eines Umfangsabschnitts der
optischen Faser 6 ausgebildet, wie es in Fig. 7(b) gezeigt
ist. Alternativ kann sie durch teilweises Entfernen des
Durchmessers der optischen Faser 6 ausgebildet sein, wie es
in Fig. 7(c) gezeigt ist. Der Führungsvorsprung 23 des Si-
Substrats 1 ist durch herkömmliche photolithographische
Verfahren ausgebildet.
Ein Halbleiterlasermodul gemäß diesem vierten Ausfüh
rungsbeispiel wird wie folgt zusammengesetzt. Nachdem der
Halbleiterlaserchip 3 mit dem Si-Substrat 1 verbunden wor
den ist, wird die optische Faser 6 derart in die V-förmige
Vertiefung 2 des Si-Substrats 7 eingebracht, daß die Füh
rungsvertiefung 22 der optischen Faser 6 mit dem Führungs
vorsprung 23 in der V-förmigen Vertiefung 2 des Si-
Substrats 1 ineinandergefügt ist. Das Verfahren eines Ver
bindens des Halbleiterlaserchip 3 auf dem Si-Substrat 1 ist
zu dem Verfahren identisch, das bereits in dem ersten Aus
führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben
worden ist.
Da das Halbleiterlasermodul gemäß diesem vierten Aus
führungsbeispiel zusammengesetzt ist ohne daß sich die Fa
serfläche mit der Lichtabgabefläche des Halbleiterlaserchip
3 in Kontakt befindet, sind die Lichtabgabefläche und die
Faserfläche nicht fehlerhaft. Weiterhin ist der Führungs
vorsprung 23 durch herkömmliche photolithographische Ver
fahren mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von Nano
metern in dem Si-Substrat 1 ausgebildet und werden Verbin
dungsmarkierungen für den Halbleiterlaserchip 3 in dem Si-
Substrat 1 gleichzeitig mit dem Führungsvorsprung 23 ausge
bildet, so daß der Halbleiterlaserchip 3 mit einer Genauig
keit in der Größenordnung von Mikrometern zu dem Führungs
vorsprung 23 des Si-Substrats 1 ausgerichtet ist. Bei die
sem Halbleiterlasermodul ist die optische Faser 6 ohne die
Notwendigkeit einer Ausrichtung an einer Position fixiert,
die im voraus bestimmt wird, und ist der Halbleiterlaser
chip 3 unter Verwendung der Markierungen auf dem Si-
Substrat 1 positioniert. Deshalb wird eine Ausrichtung der
optischen Faser 6 zu dem Halbleiterlaserchip 3 in der Rich
tung der optischen Achse einfach mit einer hohen Genauig
keit durchgeführt, wodurch der Kopplungswirkungsgrad zwi
schen dem Halbleiterlaserchip 3 und der optischen Faser 6
erhöht wird.
Unterdessen offenbart die offengelegte Japanische Pa
tentanmeldung Nr. Sho. 63-125908 einen optischen Verbinder,
bei welchem eine Kopplung einer Quetschhülle eines opti
schen Verbinders unter Verwendung eines Führungsstifts ver
wirklicht wird. Bei diesem optischen Verbinder wird minde
stens ein Teil in der Mitte des Führungsstifts eingeengt,
das heißt, es weist einen Durchmesser auf, der kleiner als
der Durchmesser des Führungsstifts ist, und wird mindestens
ein Abschnitt des eingeengten Teils des Führungsstifts an
einem Kopplungsteil der Quetschhülle des optischen Verbin
ders positioniert. Jedoch besteht die Aufgabe dieses opti
schen Verbinders darin, eine stabile und niedrig gedämpfte
Kopplung durch ein Machen eines Zwischenraums aufgrund ei
ner Kopplung des Führungsstifts und eines Führungsstift
lochs zu Null oder ein bemerkenswertes Verringern des Zwi
schenraums unter Verwendung eines deformationsdämpfenden
Bereichs, der in der Achsenrichtung erzeugt wird, zu ver
wirklichen. Deshalb weist der optische Verbinder, der in
dieser Veröffentlichung offenbart ist, keine Beziehung zu
dem Halbleiterlasermodul gemäß dem vierten Ausführungsbei
spiel der vorliegenden Erfindung auf.
Während in den ersten bis vierten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung der Halbleiterlaserchip 3 ein
InP-Substrat des p-Typs beinhaltet, kann anstelle des InP-
Substrats des p-Typs ein InP-Substrat des n-Typs verwendet
werden. Weiterhin kann eine ähnliche Laserstruktur unter
Verwendung eines GaAs-Substrats hergestellt werden.
Weiterhin können, während bei dem Trockenätzverfahren
zum Ausbilden der Lichtabgabefläche des Halbleiterlaserchip
3 ein Gasgemisch verwendet wird, das Methan und Wasserstoff
aufweist, andere Gase, zum Beispiel Äthan oder Propan, an
stelle von Methan verwendet werden, solange eine ähnliche
Form der Fläche erzielt wird.
Weiterhin können, obgleich die Markierungen 19 auf dem
Halbleiterlaserchip 3 durch Mustern eines Metalls ausgebil
det werden, Markierungen durch Ätzen des InP-Substrats 7
des p-Typs ausgebildet werden.
Weiterhin kann in den ersten bis dritten Ausführungs
beispielen der vorliegenden Erfindung, da die Länge des
überhängenden Teils 4 des Halbleiterlaserchip 3 von dem La
serlichtabgabewinkel abhängt, die Länge des überhängenden
Teils 4 erhöht werden, wenn ein Laserchip mit einem kleinen
Lichtabgabewinkel verwendet wird.
Bei einem in der vorhergehenden Beschreibung offenbar
ten Halbleiterlasermodul, bei dem ein Halbleiterlaserchip,
der eine Lichtabgabefläche aufweist, und eine optische Fa
ser, die eine Faserfläche aufweist, derart auf einem Modul
substrat angeordnet sind, daß die Lichtabgabefläche der Fa
serfläche gegenüberliegt, weist der Halbleiterlaserchip
eine Mehrzahl von Halbleiterschichten auf, die auf einem
Halbleitersubstrat angeordnet sind, und beinhaltet einen
Lichtabgabebereich, wobei das Halbleitersubstrat einen Ab
schnitt aufweist, der über die Lichtabgabefläche hervor
steht. Die optische Faser weist einen Kern, der sich in der
Richtung des optischen Wellenleiters ausdehnt, und ein Be
schichtungsteil auf, das den Kern umgibt. Bei diesem Modul
wird ein Positionieren der optischen Faser in der Richtung
der optischen Achse durch ein Anbringen eines Abschnitts
des Beschichtungsteils an der Faserfläche an dem hervorste
henden Abschnitt des Substrats des Halbleiterlaserchip
durchgeführt. Deshalb wird eine Ausrichtung der optischen
Faser zu dem Halbleiterlaserchip in der Richtung der opti
schen Achse einfach und genau mit einem erwünschten Raum
zwischen ihnen durchgeführt, ohne daß sich die Lichtabgabe
fläche des Halbleiterlaserchip mit der Faserfläche in Kon
takt befindet, wodurch der Kopplungswirkungsgrad zwischen
dem Halbleiterlaserchip und der optischen Faser bemerkens
wert verbessert wird.
Claims (4)
1. Halbleiterlasermodul (Fig. 1), bei dem ein Halbleiter
laserchip (3), der eine Lichtabgabefläche aufweist, und
eine optische Faser (6), die eine Faserfläche aufweist,
derart auf einem Modulsubstrat (1) angebracht sind, daß
die Lichtabgabefläche der Faserfläche gegenüberliegt,
wobei das Halbleiterlasermodul aufweist:
den Halbleiterlaserchip (3), der eine Mehrzahl von Halbleiterschichten aufweist, die auf einem Halbleiter substrat (7) angeordnet sind, und einen Lichtabgabebe reich (5) beinhaltet, wobei das Halbleitersubstrat (7) einen Abschnitt (4) aufweist, der über die Lichtabgabe fläche hervorsteht; und
die optische Faser (6), die einen Kern (62), der sich in einer Richtung eines optischen Wellenleiters aus dehnt, und ein Beschichtungsteil (61) aufweist, das den Kern (62) umgibt, wobei die optische Faser (6) in der Richtung der optischen Achse durch ein Anbringen eines Abschnitts des Beschichtungsteils (61) an der Faserflä che an dem hervorstehenden Abschnitt (4) des Substrats (7) des Halbleiterlaserchip (3) positioniert ist.
den Halbleiterlaserchip (3), der eine Mehrzahl von Halbleiterschichten aufweist, die auf einem Halbleiter substrat (7) angeordnet sind, und einen Lichtabgabebe reich (5) beinhaltet, wobei das Halbleitersubstrat (7) einen Abschnitt (4) aufweist, der über die Lichtabgabe fläche hervorsteht; und
die optische Faser (6), die einen Kern (62), der sich in einer Richtung eines optischen Wellenleiters aus dehnt, und ein Beschichtungsteil (61) aufweist, das den Kern (62) umgibt, wobei die optische Faser (6) in der Richtung der optischen Achse durch ein Anbringen eines Abschnitts des Beschichtungsteils (61) an der Faserflä che an dem hervorstehenden Abschnitt (4) des Substrats (7) des Halbleiterlaserchip (3) positioniert ist.
2. Halbleiterlasermodul nach Anspruch 1 (Fig. 4), dadurch
gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (7) des
Halbleiterlaserchip (3) Abschnitte (4) aufweist, die in
der Richtung, die parallel zu der Lichtabgabefläche
verläuft, an beiden Seiten des Lichtabgabebereichs (5)
über die Lichtabgabefläche hervorstehen, aufweist.
3. Halbleiterlasermodul (Fig. 6(a) und 6(b)), bei dem
ein Halbleiterlaserchip (3), der eine Lichtabgabefläche
aufweist, und eine optische Faser (6), die eine Faser
fläche aufweist, derart auf einem Modulsubstrat (1) an
gebracht sind, daß die Lichtabgabefläche der Faserflä
che gegenüberliegt, wobei das Halbleiterlasermodul auf
weist:
den Halbleiterlaserchip (3), der eine Mehrzahl von Halbleiterschichten aufweist, die auf einem Halbleiter substrat (7) angeordnet sind, und einen Lichtabgabebe reich (5) beinhaltet; und
die optische Faser (6), die einen Kern (62), der sich in einer Richtung eines optischen Wellenleiters aus dehnt, und ein Beschichtungsteil (61) aufweist, das den Kern (62) umgibt, wobei das Beschichtungsteil (61) ei nen Abschnitt (20) aufweist, der über die Faserfläche hervorsteht, wobei die optische Faser (6) in der Rich tung der optischen Achse durch ein Anbringen des her vorstehenden Abschnitts (20) des Beschichtungsteils (61) an dem Halbleitersubstrat (7) des Halbleiterlaser chip (3) positioniert ist.
den Halbleiterlaserchip (3), der eine Mehrzahl von Halbleiterschichten aufweist, die auf einem Halbleiter substrat (7) angeordnet sind, und einen Lichtabgabebe reich (5) beinhaltet; und
die optische Faser (6), die einen Kern (62), der sich in einer Richtung eines optischen Wellenleiters aus dehnt, und ein Beschichtungsteil (61) aufweist, das den Kern (62) umgibt, wobei das Beschichtungsteil (61) ei nen Abschnitt (20) aufweist, der über die Faserfläche hervorsteht, wobei die optische Faser (6) in der Rich tung der optischen Achse durch ein Anbringen des her vorstehenden Abschnitts (20) des Beschichtungsteils (61) an dem Halbleitersubstrat (7) des Halbleiterlaser chip (3) positioniert ist.
4. Halbleiterlasermodul (Fig. 7(a) bis 7(c)), bei dem
ein Halbleiterlaserchip (3), der eine Lichtabgabefläche
aufweist, und eine optische Faser (6), die eine Faser
fläche aufweist, derart auf einem Modulsubstrat (1) an
gebracht sind, daß die Lichtabgabefläche der Faserflä
che gegenüberliegt, wobei das Halbleiterlasermodul auf
weist:
die optische Faser (6), die eine Führungseinrichtung (22) auf einem Umfangsabschnitt von ihr aufweist; und
das Modulsubstrat (1), das eine Vertiefung (2) mit ei ner Führungseinrichtung (23) aufweist, die mit der Füh rungseinrichtung (22) der optischen Faser (6) ineinan dergefügt ist,
wobei die optische Faser (6) derart in die Vertiefung (2) des Modulsubstrats (1) eingebracht ist, daß die Führungseinrichtung (22) der optischen Faser (6) mit der Führungseinrichtung (23) des Modulsubstrats (1) in einandergefügt ist, wodurch die optische Faser (6) in der Richtung der optischen Achse positioniert ist.
die optische Faser (6), die eine Führungseinrichtung (22) auf einem Umfangsabschnitt von ihr aufweist; und
das Modulsubstrat (1), das eine Vertiefung (2) mit ei ner Führungseinrichtung (23) aufweist, die mit der Füh rungseinrichtung (22) der optischen Faser (6) ineinan dergefügt ist,
wobei die optische Faser (6) derart in die Vertiefung (2) des Modulsubstrats (1) eingebracht ist, daß die Führungseinrichtung (22) der optischen Faser (6) mit der Führungseinrichtung (23) des Modulsubstrats (1) in einandergefügt ist, wodurch die optische Faser (6) in der Richtung der optischen Achse positioniert ist.
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Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5692084A (en) * | 1996-06-11 | 1997-11-25 | The Whitaker Corporation | Package for an optoelectronic device |
JP3006832B2 (ja) * | 1996-05-14 | 2000-02-07 | 日本電気株式会社 | 発光素子と光導波路の光結合構造 |
JP3206536B2 (ja) * | 1997-02-21 | 2001-09-10 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュール |
JPH10300987A (ja) * | 1997-04-23 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | 光ファイバアセンブリ、その製造方法、及び光ファイバアセンブリを用いたレセプタクル型光モジュール |
US5896481A (en) * | 1997-05-30 | 1999-04-20 | The Boeing Company | Optical subassembly with a groove for aligning an optical device with an optical fiber |
JP3064969B2 (ja) * | 1997-07-03 | 2000-07-12 | 日本電気株式会社 | 受光モジュールとその製造方法 |
JPH11109184A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Kyocera Corp | 光デバイス実装用基板及び光モジュール |
JP3235571B2 (ja) * | 1998-09-03 | 2001-12-04 | 日本電気株式会社 | 活性層と位置決めマークとの相対位置を測定する測定方法 |
US6839474B2 (en) * | 2000-11-16 | 2005-01-04 | Shipley Company, L.L.C. | Optical assembly for coupling with integrated optical devices and method for making |
WO2002052325A1 (en) * | 2000-12-22 | 2002-07-04 | Nufern | Optoelectronic module with hermetically coated optical fiber |
JP4779255B2 (ja) * | 2001-07-16 | 2011-09-28 | パナソニック株式会社 | レーザ光源 |
US6901201B2 (en) * | 2002-03-29 | 2005-05-31 | Intel Corporation | Fiber-flexure-substrate production tray |
BR0312430A (pt) | 2002-06-19 | 2005-04-26 | Palomar Medical Tech Inc | Método e aparelho para tratamento de condições cutâneas e subcutâneas |
GB2395066A (en) * | 2002-11-01 | 2004-05-12 | Optitune Plc | Flip chip bonding and passive alignment of optical devices |
US7284913B2 (en) * | 2003-07-14 | 2007-10-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Integrated fiber attach pad for optical package |
US7452140B2 (en) * | 2003-07-16 | 2008-11-18 | Ibiden Co., Ltd. | Protective sealing of optoelectronic modules |
KR100637929B1 (ko) * | 2004-11-03 | 2006-10-24 | 한국전자통신연구원 | 하이브리드형 광소자 |
US7856985B2 (en) | 2005-04-22 | 2010-12-28 | Cynosure, Inc. | Method of treatment body tissue using a non-uniform laser beam |
JP2007309987A (ja) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Nec Corp | 光モジュール及びその製造方法 |
BRPI0714507A8 (pt) * | 2006-07-14 | 2015-10-06 | Koninklijke Philips Electronics Nv | Estrutura de montagem,e, método para montagem de um componente eletro-óptico em alinhamento com um elemento óptico |
US7586957B2 (en) | 2006-08-02 | 2009-09-08 | Cynosure, Inc | Picosecond laser apparatus and methods for its operation and use |
US20120099816A1 (en) * | 2010-10-25 | 2012-04-26 | Palomar Medical Technologies, Inc. | Photonics module and method of manufacturing |
US9780518B2 (en) | 2012-04-18 | 2017-10-03 | Cynosure, Inc. | Picosecond laser apparatus and methods for treating target tissues with same |
WO2014145707A2 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Cynosure, Inc. | Picosecond optical radiation systems and methods of use |
US9207414B2 (en) | 2013-12-04 | 2015-12-08 | Opto Media Technology Inc. | Optical engine |
RU2584724C2 (ru) * | 2014-10-10 | 2016-05-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (ОАО "РКЦ "Прогресс") | Волоконно-оптический разъемный активный модуль |
US9348094B1 (en) * | 2015-03-21 | 2016-05-24 | Skorpios Technologies, Inc. | Axial alignment of a lensed fiber in a silica v-groove |
US10353157B2 (en) * | 2015-11-24 | 2019-07-16 | Corning Optical Communications, Llc | Backplane optical connectors and optical connections incorporating the same |
US9933570B2 (en) * | 2016-03-01 | 2018-04-03 | Futurewei Technologies, Inc. | Integration of V-grooves on silicon-on-insulator (SOI) platform for direct fiber coupling |
WO2019165426A1 (en) | 2018-02-26 | 2019-08-29 | Cynosure, Inc. | Q-switched cavity dumped sub-nanosecond laser |
US11300728B2 (en) * | 2020-02-11 | 2022-04-12 | Cisco Technology, Inc. | Solder reflow compatible connections between optical components |
US11762154B2 (en) * | 2020-08-01 | 2023-09-19 | Ayar Labs, Inc. | Systems and methods for passively-aligned optical waveguide edge-coupling |
WO2023174669A1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-09-21 | Ams-Osram International Gmbh | Laser diode component, laser diode apparatus and method for producing a laser diode component |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2026235A (en) * | 1978-06-06 | 1980-01-30 | Nippon Electric Co | Light emitting diode mounting structure for optical fiber communications |
US4966433A (en) * | 1988-03-03 | 1990-10-30 | At&T Bell Laboratories | Device including a component in alignment with a substrate-supported waveguide |
US5459803A (en) * | 1993-02-18 | 1995-10-17 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Quartz-based optical fiber with a lens and its manufacturing method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1255382A (en) * | 1984-08-10 | 1989-06-06 | Masao Kawachi | Hybrid optical integrated circuit with alignment guides |
DE3531734A1 (de) * | 1985-09-05 | 1987-03-12 | Siemens Ag | Einrichtung zur positionierung eines halbleiterlasers mit selbstjustierender wirkung fuer eine anzukoppelnde glasfaser |
JPS63125908A (ja) * | 1986-11-15 | 1988-05-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光コネクタ |
US5412748A (en) * | 1992-12-04 | 1995-05-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical semiconductor module |
US5562838A (en) * | 1993-03-29 | 1996-10-08 | Martin Marietta Corporation | Optical light pipe and microwave waveguide interconnects in multichip modules formed using adaptive lithography |
US5544269A (en) * | 1994-12-14 | 1996-08-06 | Ricoh Company Ltd. | Optical transmission module and method of forming the same |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP8025054A patent/JPH09218325A/ja active Pending
- 1996-07-09 US US08/677,208 patent/US5684902A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-23 FR FR9609246A patent/FR2744846A1/fr active Pending
- 1996-10-24 DE DE19644325A patent/DE19644325A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2026235A (en) * | 1978-06-06 | 1980-01-30 | Nippon Electric Co | Light emitting diode mounting structure for optical fiber communications |
US4966433A (en) * | 1988-03-03 | 1990-10-30 | At&T Bell Laboratories | Device including a component in alignment with a substrate-supported waveguide |
US5459803A (en) * | 1993-02-18 | 1995-10-17 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Quartz-based optical fiber with a lens and its manufacturing method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09218325A (ja) | 1997-08-19 |
FR2744846A1 (fr) | 1997-08-14 |
US5684902A (en) | 1997-11-04 |
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