DE69109806T2

DE69109806T2 - Laserdiodenmodul mit Glasfaserausgang.

Info

Publication number: DE69109806T2
Application number: DE69109806T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ohno; Kazuo Shigeno
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1995-09-21
Anticipated expiration: 2011-11-01
Also published as: EP0484167A1; JP3110039B2; DE69109806D1; US5247530A; JPH04168406A; EP0484167B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserdiodenmodul, insbesondere ein Laserdiodenmodul, in dem die optischen Achsen einer Laserdiode und eines Glasfaserendes relativ zueinander eingestellt sind.
Ein Laserdiodenmodul (im weiteren Text als "LD-Modul" bezeichnet), das in der faseroptischen Datenübertragung benutzt wird, wird oft in Form eines Moduls, das die Ausgangsleistung eines Glasfaserlichtleiterendes aufweist, ausgeführt, und es wird unter unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen, von niedrigen bis zu hohen Temperaturen, benutzt.
Fig.1 illustriert einen Langsschnitt eines herkömmlichen LD- Moduls. Ein Laserdiodenchip 5 ist mit seiner optischer Achse über eine Linse 2 relativ zu einer Quetschhülse 4 angeordnet, wobei die Quetschhülse 4 über einen Einschubring 3 (so bezeichnet, da er während des Aufbaus des Bauelements verschiebbar ist) mittels YAG-Laser-Schweißung an einer Basis 1 befestigt ist. Eine Glasfaser 12 wird an einem benachbarten Ende durch eine Quetschhülse 4, die eine Metallröhre darstellt, welche die Glasfaser hermetisch umschließt, geschützt. Die Basis 1 ist an ein Gehäuse 9 angelötet, wobei ein Peltier-Element 11 dazwischen eingebaut ist. Die Quetschhülse 4 ist an die Endwand des Gehäuses 9 so angelötet, dar sie hermetisch mit dieser verbunden ist.
Da das LD-Modul unter Umgebungsbedingungen zwischen -20ºC und +70ºC benutzt werden kann, muß in dieser Temperaturspanne eine stabile Leistung gewährleistet werden. Ein wie oben beschrieben ausgestattetes Gehäuse dehnt sich gemessen an seiner Größe bei Normaltemperatur (25ºC) in einer Atmosphäre von +70ºC in axialer Richtung der Faser um 60 µm aus. Diese Abweichung führt zu einer mechanischen Bewegung der.Quetschhülse 4, die mittels einer Lötstelle 14 befestigt ist. Wenn die Quetschhülse 4 einer solchen Kraft ausgesetzt wird, würde die Basis 1 durch den Druck der Quetschhülse verformt werden, was eine Abweichung der optischen Achsen für den LD-Chip 5 und die Quetschhülse 4 bewirken würde. Dies hat zur Folge, daß die optische Ausgangsleistung, die in die Glasfaser 12 innerhalb der Quetschhülse 4 abgegeben wird, Schwankungen von 1 dB oder mehr unterliegt. Dieses Phänomen wird ebenfalls bei Temperaturen von -20ºC auftreten, und, obwohl dies das entgegengesetzte Extrem darstellt, Schwankungen der optischen Ausgangsleistung zur Folge haben. Folglich birgt das herkömmliche LD-Modul den Nachteil, das seine optische Ausgangsleistung durch Temperaturunterschiede in seiner Umgebung Schwankungen unterliegt.
EP-A-0.259.018 offenbart ein LD-Modul, in dem die Glasfaser von zwei auseinanderliegenden Quetschhülsen geschützt wird, wie es in dem Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Ausschaltung der obengenannten Nachteile und in der Schaffung eines Laserdiodenrnoduls, welches eine stabile optische Ausgangsleistung sogar bei Umgebungstemperaturschwankungen ermöglicht.
Der vorliegenden Erfindung gemäß wird ein Laserdiodenmodul geschaffen, das ein hermetisch dichtes Gehäuse aufweist, in dem ein Laserdiodenchip angeordnet ist, eine Glasfaser, deren eines Ende optisch an den Laserdiodenchip gekoppelt ist und die innerhalb des hermetisch dichten Gehäuses von einer Basis abgestützt wird, wobei die Glasfaser durch eine hermetische Dichtung aus dem hermetisch dichten Gehäuse herausgeführt wird; ferner eine erste Quetschhülse, die an dem obengenannten einen Ende der Glasfaser angeordnet ist, wobei die erste Quetschhülse so mit der Basis verbunden ist, daß der Laserdiodenchip und das Ende der Glasfaser relativ zueinander feststehend angeordnet sind, und eine zweite Quetschhülse, die hermetisch mit dem hermetisch dichten Gehäuse und der Glasfaser verbunden ist, um die hermetische Dichtung zu bilden; dadurch gekennzeichnet, daß die erste Quetschhülse und die zweite Quetschhülse durch einen Dehnungsausgleicher, den die Glasfaser durchläuft, verbunden sind.
Folglich kann in dem erfindungsgemäßen Laserdiodenmodul aufgrund der Verbindung des Gehäuses und der Quetschhülsen über den Dehnungsausgleicher sogar unter Umgebungsbedingungen in einer Spanne von niedrigen bis hohen Temperaturen eine stabile optische Ausgangsleistung ausgekoppelt werden, ohne daß die optischen Achsen der Laserdiode und des Glasfaserendes fehlerhaft ausgerichtet werden.
Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen, beispielhaft näher erläutert, in denen
Fig. 1 einen Längsschnitt eines herkömmlichen Laserdiodenmoduls darstellt;
Fig. 2 einen Längsschnitt eines Laserdiodenmoduls einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung darstellt.
Fig. 2 veranschaulicht einen Längsschnitt eines Laserdiodenmoduls, welches eine bevorzugte Ausführungsart der vorliegenden Erfindung darstellt. Eine Basis 1 trägt auf einem seiner Enden eine Linse 2 und trägt auf seinem anderen Ende ein Ende einer ersten Quetschhülse 41, die über einen Einschubring 3 durch YAG-Laser- Schweißung an der Basis 1 befestigt ist. Darüberhinaus ist die Basis 1 mit einer Verlängerung ausgestattet, die einen Laserdiodenchip 5, einen Wärineableiter 6, einen Chipträger 7, auf dem diese aufliegen, und eine Fotodiode 8 trägt. Der LD-Chip 5 ist mit seiner optischen Achse über die Linse 2 relativ zu der Quetschhülse 41 eingestellt.
Die Verlängerung der Basis 1 befindet sich in einem vorbestimmten Abstand gegenüber einem L-förmigen Element 10 des Gehäuses 9, wobei zwischen diesen ein Peltierelement 11 angeordnet ist. Das Peltierelement 11 ist an die Basis 1 und das Gehäuse 9 angelötet.
Das Glasfaserende 12 verläuft innerhalb einer zweiten Quetschhülse 42, die durch eine Lötstelle 14 hermetisch dicht mit dem Gehäuse 9 verbunden ist, durch die Öffnung des Gehäuses 9 nach außen. Ein Dehnungsausgleicher 13a verbindet die benachbarten Enden der beiden Quetschhülsen 41, 42.
Der Dehnungsausgleicher 13a ist, beispielsweise, ein galvanisierter Dehnungsausgleicher, der aus einer einzelnen Ni-Schicht besteht, die zwei Balgenkämme und eine Federkonstante von 0,1 kg/mm aufweist. Der Dehnungsausgleicher kann alternativ eine mehrlagige Au- und Cu-Schicht sein, die drei Balgenkämme und dieselbe Federkonstante aufweisen kann.
Wenn das wie oben angeordnete LD-Modul unter Umgebungsbedingungen benutzt wird, die zwischen -20ºC und +70ºC schwanken, wird das Gehäuse 9 durch die temperaturbedingte Ausdehnung/Zusammenziehung um ungefähr 60 µm in axialer Richtung der Glasfaser verformt. Diese Verforinung bewirkt nun eine entsprechende Verschiebung der beiden Quetschhülsen 41, 42 relativ zueinander. Diese Verschiebung wird durch die Ausdehnung/Zusammenziehung des Dehnungsausgleichers 13a absorbiert. Wenn die Federkonstante des Dehnungsausgleichers 0,1 kg/mm oder weniger beträgt, wird kaum eine mechanische Beanspruchung auf die Quetschhülsen 41, 42 ausgeübt und die Verformung des Gehäuses 9 wird durch den Dehnungsausgleicher 13a absorbiert. Folglich tritt keine Fehljustierung der optischen Achsen des LD-Chip und der Quetschhülsen auf, so daß trotz Temperaturschwankungen eine stabile Kopplung aufrechterhalten werden kann.

Claims

1. Laserdiodenmodul, das aufweist:

ein hermetisch dichtes Gehäuse (9), in dem sich ein Laserdiodenchip (5) befindet;

eine Glasfaser (12), deren eines Ende optisch an den Laserdiodenchip (5) gekoppelt ist und die innerhalb des hermetisch dichten Gehäuses von einer Basis (1) abgestützt wird, wobei die Glasfaser durch eine hermetische Dichtung (14) aus dem hermetisch dichten Gehäuse (9) herausgeführt wird;

eine erste Quetschhülse (41), die sich an dem obengenannten einen Ende der Glasfaser (12) befindet, wobei die erste Quetschhülse (41) so mit der Basis (1) verbunden ist, dar der Laserdiodenchip (5) und das Ende der Glasfaser relativ zueinander feststehend angeordnet sind, und eine zweite Quetschhülse (42), die hermetisch mit dem hermetisch dichten Gehäuse (9) und der Glasfaser verbunden ist, um die hermetische Dichtung (14) zu bilden,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste Quetschhülse (41) und die zweite Quetschhülse (42) durch einen Dehnungsausgleicher (13a), den die Glasfaser durchläuft, verbunden sind.

2. Laserdiodenmodul nach Anspruch 1, bei dem der Dehnungsausgleicher ein galvanisch beschichteter Dehnungsausgleicher ist, der eine mehrlagige Schicht aus Au, Ni und Cu aufweist.

3. Laserdiodenmodul nach Anspruch 1, bei dem der Dehnungsausgleicher ein galvanisch beschichteter Dehnungsausgleicher ist, der aus einer einzelnen Ni-Schicht besteht.

4. Laserdiodenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Dehnungsausgleicher eine Federkonstante von 0,1 kg/mm oder weniger aufweist.