JP2000121888A - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＤ光源と光ファイバとの高い光結合効率が
得られ、しかも、部品点数の減少、組立工数の減少、組
立調整作業の簡素化を達成できる半導体レーザモジュー
ルを提供する。 【解決手段】 ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）とが
光結合された半導体レーザモジュール（１）であって、
ＬＤ光源（２）からのレーザビームの断面光分布がアス
ペクト比１．５〜５程度の楕円状であり、光ファイバ
（３）の導波モードはアスペクト比１．１〜３程度の楕
円状である。
得られ、しかも、部品点数の減少、組立工数の減少、組
立調整作業の簡素化を達成できる半導体レーザモジュー
ルを提供する。 【解決手段】 ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）とが
光結合された半導体レーザモジュール（１）であって、
ＬＤ光源（２）からのレーザビームの断面光分布がアス
ペクト比１．５〜５程度の楕円状であり、光ファイバ
（３）の導波モードはアスペクト比１．１〜３程度の楕
円状である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザモジ
ュールに関し、詳しくは、簡単な構造でありながら、Ｌ
Ｄ光源と光ファイバとの高い光結合効率が得られる半導
体レーザモジュールに関する。
ュールに関し、詳しくは、簡単な構造でありながら、Ｌ
Ｄ光源と光ファイバとの高い光結合効率が得られる半導
体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバによってレーザ光信号を伝送
する光通信網において、例えば、エルビウム添加光ファ
イバ増幅器には、その励起光源として、半導体レーザモ
ジュールが使用されている。この半導体レーザモジュー
ルは、レーザダイオード（以下、ＬＤと略称する。）の
チップを内蔵したＬＤ光源と光ファイバとの光学的なカ
ップリングによって構成されている。
する光通信網において、例えば、エルビウム添加光ファ
イバ増幅器には、その励起光源として、半導体レーザモ
ジュールが使用されている。この半導体レーザモジュー
ルは、レーザダイオード（以下、ＬＤと略称する。）の
チップを内蔵したＬＤ光源と光ファイバとの光学的なカ
ップリングによって構成されている。
【０００３】前記の半導体レーザモジュールにおいて、
ＬＤチップの発光ビームは、通常、一定方向に偏光して
おり、その断面光分布は楕円形状の分布となっている。
そして、このレーザビームは、一般に、カップリング用
の光学レンズを介して光ファイバの一端部付近に結像さ
れる。一方、光ファイバとしては、一般に、単一モード
の光ファイバが使用されており、その導波モードは真円
または真円に近い楕円状となっている。従って、従来の
半導体レーザモジュールにおいては、レーザビームの光
学像の断面光分布の形状と光ファイバの導波モードの形
状とが大きく相違するため、通常、光結合効率が低く、
その向上が望まれていた。
ＬＤチップの発光ビームは、通常、一定方向に偏光して
おり、その断面光分布は楕円形状の分布となっている。
そして、このレーザビームは、一般に、カップリング用
の光学レンズを介して光ファイバの一端部付近に結像さ
れる。一方、光ファイバとしては、一般に、単一モード
の光ファイバが使用されており、その導波モードは真円
または真円に近い楕円状となっている。従って、従来の
半導体レーザモジュールにおいては、レーザビームの光
学像の断面光分布の形状と光ファイバの導波モードの形
状とが大きく相違するため、通常、光結合効率が低く、
その向上が望まれていた。
【０００４】そこで、前述の様な半導体レーザモジュー
ルの光結合効率を向上させるため、ＬＤ光源と光ファイ
バとの間に円柱状または半円柱状の光学レンズを介設
し、この光学レンズによってレーザビームの断面光分布
を楕円状から真円に近づける技術が実施されている。
ルの光結合効率を向上させるため、ＬＤ光源と光ファイ
バとの間に円柱状または半円柱状の光学レンズを介設
し、この光学レンズによってレーザビームの断面光分布
を楕円状から真円に近づける技術が実施されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＬＤ光源と
光ファイバとの間に円柱状または半円柱状の光学レンズ
を介設する半導体レーザモジュールにおいては、部品点
数の増加、組立工数の増加、組立調整作業の複雑化を招
くという問題がある。
光ファイバとの間に円柱状または半円柱状の光学レンズ
を介設する半導体レーザモジュールにおいては、部品点
数の増加、組立工数の増加、組立調整作業の複雑化を招
くという問題がある。
【０００６】本発明は、前記の実情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、ＬＤ光源と光ファイバとの高い光
結合効率が得られ、しかも、部品点数の減少、組立工数
の減少、組立調整作業の簡素化を達成できる半導体レー
ザモジュールを提供することにある。
であり、その目的は、ＬＤ光源と光ファイバとの高い光
結合効率が得られ、しかも、部品点数の減少、組立工数
の減少、組立調整作業の簡素化を達成できる半導体レー
ザモジュールを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る半導体レーザモジュールは、ＬＤ光源
と光ファイバとが光結合された半導体レーザモジュール
であって、前記ＬＤ光源からのレーザビームの断面光分
布が楕円状の分布であり、前記光ファイバの導波モード
がアスペクト比１．１以上の楕円状であることを特徴と
する。
め、本発明に係る半導体レーザモジュールは、ＬＤ光源
と光ファイバとが光結合された半導体レーザモジュール
であって、前記ＬＤ光源からのレーザビームの断面光分
布が楕円状の分布であり、前記光ファイバの導波モード
がアスペクト比１．１以上の楕円状であることを特徴と
する。
【０００８】本発明の半導体レーザモジュールでは、Ｌ
Ｄ光源からのレーザビームの断面光分布が楕円状の分布
であるのに対し、光ファイバの導波モードがアスペクト
比１．１以上の楕円状であるため、光ファイバに入射さ
れるレーザビームの断面光分布の形状と光ファイバの導
波モードの形状とが近似する。
Ｄ光源からのレーザビームの断面光分布が楕円状の分布
であるのに対し、光ファイバの導波モードがアスペクト
比１．１以上の楕円状であるため、光ファイバに入射さ
れるレーザビームの断面光分布の形状と光ファイバの導
波モードの形状とが近似する。
【０００９】本発明の半導体レーザモジュールにおい
て、光結合効率を一層向上させるためには、レーザビー
ムの断面光分布の楕円長軸と光ファイバの導波モードの
楕円長軸とが光軸廻りに１５度以内、好ましくは５度以
内の角度誤差で重なっているのが望ましい。
て、光結合効率を一層向上させるためには、レーザビー
ムの断面光分布の楕円長軸と光ファイバの導波モードの
楕円長軸とが光軸廻りに１５度以内、好ましくは５度以
内の角度誤差で重なっているのが望ましい。
【００１０】また、光ファイバが偏光面保存ファイバで
ある本発明の半導体レーザモジュールにおいては、レー
ザビームの断面光分布の楕円長軸と光ファイバの導波モ
ードの楕円長軸とを光軸廻りに一致させて光結合効率を
最大に調整することにより、最大の偏光面保持効果が得
られる。
ある本発明の半導体レーザモジュールにおいては、レー
ザビームの断面光分布の楕円長軸と光ファイバの導波モ
ードの楕円長軸とを光軸廻りに一致させて光結合効率を
最大に調整することにより、最大の偏光面保持効果が得
られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明に係
る半導体レーザモジュールを説明する。図１は本発明に
係る半導体レーザモジュールの内部構造を示す縦断面図
である。図２は半導体レーザモジュールを構成するＬＤ
光源からのレーザビームの断面光分布および光強度を示
す図である。図３は半導体レーザモジュールを構成する
光ファイバとしての偏光面保存ファイバの横断面図であ
る。図４はレーザビームの楕円形の光学像と光ファイバ
の楕円形の導波モードとの大小関係を示す図である。図
５はＬＤ光源と光ファイバとの光軸Ｚ廻りの相対角度と
光結合効率との関係を示すグラフである。図６は光ファ
イバのモードフィールド半径と光結合効率との関係を示
すグラフである。
る半導体レーザモジュールを説明する。図１は本発明に
係る半導体レーザモジュールの内部構造を示す縦断面図
である。図２は半導体レーザモジュールを構成するＬＤ
光源からのレーザビームの断面光分布および光強度を示
す図である。図３は半導体レーザモジュールを構成する
光ファイバとしての偏光面保存ファイバの横断面図であ
る。図４はレーザビームの楕円形の光学像と光ファイバ
の楕円形の導波モードとの大小関係を示す図である。図
５はＬＤ光源と光ファイバとの光軸Ｚ廻りの相対角度と
光結合効率との関係を示すグラフである。図６は光ファ
イバのモードフィールド半径と光結合効率との関係を示
すグラフである。
【００１２】本発明の半導体レーザモジュールは、図１
に符号（１）で示す様に、ＬＤ光源（２）と光ファイバ
（３）とが光結合された半導体レーザモジュールであ
り、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）とは、例えば、
コリメートレンズ（４）及び集光レンズ（５）を介して
光結合されている。前記ＬＤ光源（２）からのレーザビ
ームの断面光分布は楕円状の分布であり、光ファイバ
（３）の導波モードは、アスペクト比１．１以上の楕円
状である。
に符号（１）で示す様に、ＬＤ光源（２）と光ファイバ
（３）とが光結合された半導体レーザモジュールであ
り、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）とは、例えば、
コリメートレンズ（４）及び集光レンズ（５）を介して
光結合されている。前記ＬＤ光源（２）からのレーザビ
ームの断面光分布は楕円状の分布であり、光ファイバ
（３）の導波モードは、アスペクト比１．１以上の楕円
状である。
【００１３】ＬＤ光源（２）は、透光窓ガラス（２Ａ）
が設けられたパッケージ（２Ｂ）内にＬＤチップ（２
Ｃ）を封入した構造を有している。ＬＤチップ（２Ｃ）
は、酸化防止用のガスと共に前記パッケージ（２Ｂ）内
に封入されているのが好ましい。酸化防止用のガスとし
ては、窒素ガス等の不活性ガスを主成分としたガスを使
用でき、このガスが封入された気密構造は、ＬＤチップ
（２Ｃ）の寿命信頼性を向上させる。
が設けられたパッケージ（２Ｂ）内にＬＤチップ（２
Ｃ）を封入した構造を有している。ＬＤチップ（２Ｃ）
は、酸化防止用のガスと共に前記パッケージ（２Ｂ）内
に封入されているのが好ましい。酸化防止用のガスとし
ては、窒素ガス等の不活性ガスを主成分としたガスを使
用でき、このガスが封入された気密構造は、ＬＤチップ
（２Ｃ）の寿命信頼性を向上させる。
【００１４】前記ＬＤチップ（２Ｃ）としては、電圧の
印加により発光するレーザビームの発振中心波長が、例
えば９００〜１０００ｎｍ、好ましくは９８０ｎｍ周辺
であるチップが使用される。このＬＤチップ（２Ｃ）
は、例えば、３００ｍＷの出力でレーザビームを発光
し、レーザビームは、透光窓ガラス（２Ａ）を通してＬ
Ｄ光源（２）の外部に照射される。
印加により発光するレーザビームの発振中心波長が、例
えば９００〜１０００ｎｍ、好ましくは９８０ｎｍ周辺
であるチップが使用される。このＬＤチップ（２Ｃ）
は、例えば、３００ｍＷの出力でレーザビームを発光
し、レーザビームは、透光窓ガラス（２Ａ）を通してＬ
Ｄ光源（２）の外部に照射される。
【００１５】前記ＬＤチップ（２Ｃ）からのレーザビー
ムは、所定の拡がり角をもって照射され、その断面光分
布は楕円状である。レーザビームの断面光分布のアスペ
クト比は、１．５〜５程度が好ましい。このレーザビー
ムは、楕円短軸方向および楕円長軸方向に関し、図２に
示す様な光強度分布を有している。
ムは、所定の拡がり角をもって照射され、その断面光分
布は楕円状である。レーザビームの断面光分布のアスペ
クト比は、１．５〜５程度が好ましい。このレーザビー
ムは、楕円短軸方向および楕円長軸方向に関し、図２に
示す様な光強度分布を有している。
【００１６】光ファイバ（３）は、アスペクト比１．１
以上、好ましくはアスペクト比１．１〜３程度の楕円状
の導波モードを有する限り、単一モード光ファイバであ
っても偏光面保存ファイバであってもよい。単一モード
光ファイバにおいては、その中心に配置される屈折率の
大きなコアに１軸性応力を加え、あるいは、コアの周囲
の屈折率の小さいクラッドを楕円形に形成することによ
って、所定の楕円形の導波モードを得ることが出来る。
本発明の半導体レーザモジュール（１）において、光フ
ァイバ（３）が単一モード光ファイバである場合には、
通常の光通信用の光ファイバとの接続に際し、その整合
を簡単にとることが出来る。
以上、好ましくはアスペクト比１．１〜３程度の楕円状
の導波モードを有する限り、単一モード光ファイバであ
っても偏光面保存ファイバであってもよい。単一モード
光ファイバにおいては、その中心に配置される屈折率の
大きなコアに１軸性応力を加え、あるいは、コアの周囲
の屈折率の小さいクラッドを楕円形に形成することによ
って、所定の楕円形の導波モードを得ることが出来る。
本発明の半導体レーザモジュール（１）において、光フ
ァイバ（３）が単一モード光ファイバである場合には、
通常の光通信用の光ファイバとの接続に際し、その整合
を簡単にとることが出来る。
【００１７】本発明の好ましい態様において、前記光フ
ァイバ（３）は、所謂ＰＡＮＤＡファイバと呼称される
偏光面保存ファイバから成る。この偏光面保存ファイバ
は、図３に示す様に、屈折率の小さいクラッド（３Ａ）
の中心部に屈折率の大きいコア（３Ｂ）が配置され、そ
の両側に円形断面の応力付与部（３Ｃ，３Ｃ）が配置さ
れた構造を有している。そして、応力付与部（３Ｃ，３
Ｃ）の中心を結ぶ線上に偏光保存軸（Ｌ）が構成されて
おり、この偏光保存軸（Ｌ）は楕円形の導波モードの楕
円長軸と一致している。斯かる光ファイバ（３）は、直
径が１２５μｍ程度であり、筒状のフェルールホルダ
（６）の中心部にファイバフェルール（７）を介して保
持されている。
ァイバ（３）は、所謂ＰＡＮＤＡファイバと呼称される
偏光面保存ファイバから成る。この偏光面保存ファイバ
は、図３に示す様に、屈折率の小さいクラッド（３Ａ）
の中心部に屈折率の大きいコア（３Ｂ）が配置され、そ
の両側に円形断面の応力付与部（３Ｃ，３Ｃ）が配置さ
れた構造を有している。そして、応力付与部（３Ｃ，３
Ｃ）の中心を結ぶ線上に偏光保存軸（Ｌ）が構成されて
おり、この偏光保存軸（Ｌ）は楕円形の導波モードの楕
円長軸と一致している。斯かる光ファイバ（３）は、直
径が１２５μｍ程度であり、筒状のフェルールホルダ
（６）の中心部にファイバフェルール（７）を介して保
持されている。
【００１８】前記コリメートレンズ（４）は、ＬＤチッ
プ（２Ｃ）から所定の拡がり角で照射されるレーザビー
ムを平行光線に揃える凸レンズである。また、集光レン
ズ（５）は、コリメートレンズ（４）によって揃えられ
た平行光線を集光し、光ファイバ（３）の端部近傍にレ
ーザビームの光学像を結像させる凸レンズである。な
お、本発明の半導体レーザモジュール（１）において
は、集光レンズ（５）のみでレーザビームの光学像を結
像させる様に構成してもよい。
プ（２Ｃ）から所定の拡がり角で照射されるレーザビー
ムを平行光線に揃える凸レンズである。また、集光レン
ズ（５）は、コリメートレンズ（４）によって揃えられ
た平行光線を集光し、光ファイバ（３）の端部近傍にレ
ーザビームの光学像を結像させる凸レンズである。な
お、本発明の半導体レーザモジュール（１）において
は、集光レンズ（５）のみでレーザビームの光学像を結
像させる様に構成してもよい。
【００１９】前記集光レンズ（５）による像倍率は、前
記光学像の楕円（図４に実線で示す。）の長軸が光ファ
イバ（３）の導波モードの楕円（図４に破線で示す。）
の長軸より大きく、かつ、光学像の楕円短軸が導波モー
ドの楕円短軸より小さくなる様に選定される。そして、
コリメートレンズ（４）及び集光レンズ（５）は、光軸
Ｚ方向および光軸Ｚと直交するＸ，Ｙ方向に位置決めさ
れてそれぞれ筒状のレンズホルダ（８），（９）内に保
持されている。
記光学像の楕円（図４に実線で示す。）の長軸が光ファ
イバ（３）の導波モードの楕円（図４に破線で示す。）
の長軸より大きく、かつ、光学像の楕円短軸が導波モー
ドの楕円短軸より小さくなる様に選定される。そして、
コリメートレンズ（４）及び集光レンズ（５）は、光軸
Ｚ方向および光軸Ｚと直交するＸ，Ｙ方向に位置決めさ
れてそれぞれ筒状のレンズホルダ（８），（９）内に保
持されている。
【００２０】本発明の半導体レーザモジュール（１）
は、ＬＤ光源（２）からのレーザビームの断面光分布の
楕円長軸と光ファイバ（３）の導波モードの楕円長軸と
が光軸Ｚ廻りに１５度以内の角度誤差、好ましくは、５
度以内の角度誤差で重なる様に、専用の組立装置（図示
省略）を使用して組立調整される。
は、ＬＤ光源（２）からのレーザビームの断面光分布の
楕円長軸と光ファイバ（３）の導波モードの楕円長軸と
が光軸Ｚ廻りに１５度以内の角度誤差、好ましくは、５
度以内の角度誤差で重なる様に、専用の組立装置（図示
省略）を使用して組立調整される。
【００２１】この組立調整作業においては、ＬＤ光源
（２）を点灯し、そのＬＤチップ（２Ｃ）から照射され
るレーザビームをコリメートレンズ（４）及び集光レン
ズ（５）によって光ファイバ（３）の端部付近に結像さ
せ、この状態でＬＤ光源（２）、コリメートレンズ
（４）、集光レンズ（５）及び光ファイバ（３）の光軸
を一致させる。その後、レーザビームの断面光分布の楕
円長軸と光ファイバ（３）の導波モードの楕円長軸とが
前記の角度誤差で重なる様に、すなわち、最大の光結合
効率が得られる様に、ＬＤ光源（２）と光ファイバ
（３）とを光軸廻りに相対回転させる。
（２）を点灯し、そのＬＤチップ（２Ｃ）から照射され
るレーザビームをコリメートレンズ（４）及び集光レン
ズ（５）によって光ファイバ（３）の端部付近に結像さ
せ、この状態でＬＤ光源（２）、コリメートレンズ
（４）、集光レンズ（５）及び光ファイバ（３）の光軸
を一致させる。その後、レーザビームの断面光分布の楕
円長軸と光ファイバ（３）の導波モードの楕円長軸とが
前記の角度誤差で重なる様に、すなわち、最大の光結合
効率が得られる様に、ＬＤ光源（２）と光ファイバ
（３）とを光軸廻りに相対回転させる。
【００２２】前記組立調整において、光結合効率は、光
ファイバ（３）に透過させたレーザ光をフォトダイオー
ドで受光し、その光強度の検出値に基づいて測定する。
そして、最大の光結合効率が得られた状態において、Ｌ
Ｄ光源（２）のパッケージ（２Ｂ）とレンズホルダ
（８），（９）とフェルールホルダ（６）とをレーザ溶
接により接合する。
ファイバ（３）に透過させたレーザ光をフォトダイオー
ドで受光し、その光強度の検出値に基づいて測定する。
そして、最大の光結合効率が得られた状態において、Ｌ
Ｄ光源（２）のパッケージ（２Ｂ）とレンズホルダ
（８），（９）とフェルールホルダ（６）とをレーザ溶
接により接合する。
【００２３】本発明の半導体レーザモジュール（１）
は、例えば、光通信網におけるエルビウム添加光ファイ
バ増幅器の励起光源として使用される。半導体レーザモ
ジュール（１）においては、ＬＤ光源（２）からのレー
ザビームの断面光分布がアスペクト比１．５〜５程度の
楕円状の分布であるのに対し、光ファイバ（３）の導波
モードがアスペクト比１．１〜３程度の楕円状となって
いる。そして、ＬＤ光源（２）からのレーザビームの断
面光分布の楕円長軸と光ファイバ（３）の導波モードの
楕円長軸とが前記所定の角度誤差で重なっている。この
ため、ＬＤ光源（２）からコリメートレンズ（４）及び
集光レンズ（５）を介して光ファイバ（３）に入射され
るレーザビームの光学像の断面光分布の形状と、光ファ
イバ（３）の導波モードの形状とが近似する。
は、例えば、光通信網におけるエルビウム添加光ファイ
バ増幅器の励起光源として使用される。半導体レーザモ
ジュール（１）においては、ＬＤ光源（２）からのレー
ザビームの断面光分布がアスペクト比１．５〜５程度の
楕円状の分布であるのに対し、光ファイバ（３）の導波
モードがアスペクト比１．１〜３程度の楕円状となって
いる。そして、ＬＤ光源（２）からのレーザビームの断
面光分布の楕円長軸と光ファイバ（３）の導波モードの
楕円長軸とが前記所定の角度誤差で重なっている。この
ため、ＬＤ光源（２）からコリメートレンズ（４）及び
集光レンズ（５）を介して光ファイバ（３）に入射され
るレーザビームの光学像の断面光分布の形状と、光ファ
イバ（３）の導波モードの形状とが近似する。
【００２４】従って、本発明の半導体レーザモジュール
（１）によれば、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）と
の高い光結合効率が得られる。また、ＬＤ光源と光ファ
イバとの間に円柱状または半円柱状の光学レンズを介設
する従来構造と比較した場合、部品点数の減少、組立工
数の減少、組立調整作業の簡素化を達成できる。
（１）によれば、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）と
の高い光結合効率が得られる。また、ＬＤ光源と光ファ
イバとの間に円柱状または半円柱状の光学レンズを介設
する従来構造と比較した場合、部品点数の減少、組立工
数の減少、組立調整作業の簡素化を達成できる。
【００２５】また、本発明の半導体レーザモジュール
（１）においては、光ファイバ（３）が偏光面保存ファ
イバであり、その偏光保存軸（Ｌ）が導波モードの楕円
長軸と一致しているため、ＬＤチップ（２Ｃ）からのレ
ーザビームの断面光分布の楕円長軸と光ファイバ（３）
の導波モードの楕円長軸とを光軸廻りに重ねることによ
り、最大の光結合効率および最大の偏光面保持効果を得
ることが出来、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）との
カップリングの調整作業を効率的に行うことが出来る。
（１）においては、光ファイバ（３）が偏光面保存ファ
イバであり、その偏光保存軸（Ｌ）が導波モードの楕円
長軸と一致しているため、ＬＤチップ（２Ｃ）からのレ
ーザビームの断面光分布の楕円長軸と光ファイバ（３）
の導波モードの楕円長軸とを光軸廻りに重ねることによ
り、最大の光結合効率および最大の偏光面保持効果を得
ることが出来、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）との
カップリングの調整作業を効率的に行うことが出来る。
【００２６】さらに、本発明の半導体レーザモジュール
（１）において、ＬＤチップ（２Ｃ）が窒素ガス等の不
活性ガスを主成分とする酸化防止用のガスと共にパッケ
ージ（２Ｂ）内に封入されていると、高い寿命信頼性を
維持できるので好ましい。
（１）において、ＬＤチップ（２Ｃ）が窒素ガス等の不
活性ガスを主成分とする酸化防止用のガスと共にパッケ
ージ（２Ｂ）内に封入されていると、高い寿命信頼性を
維持できるので好ましい。
【００２７】本発明においては、ＬＤ光源（２）からの
レーザビームの断面光分布は、ＬＤチップ（２Ｃ）の発
光端面においてアスペクト比１．５〜５程度の楕円形で
あることが好ましい。しかしながら、ＬＤチップ（２
Ｃ）の発光端面におけるアスペクト比が５を超える様な
場合には、光学レンズを用いてアスペクト比が５以下と
なる様に補正してもよい。すなわち、本願明細書におけ
るレーザビームの断面光分布は、光ファイバの端面にお
ける断面光分布を意味する。
レーザビームの断面光分布は、ＬＤチップ（２Ｃ）の発
光端面においてアスペクト比１．５〜５程度の楕円形で
あることが好ましい。しかしながら、ＬＤチップ（２
Ｃ）の発光端面におけるアスペクト比が５を超える様な
場合には、光学レンズを用いてアスペクト比が５以下と
なる様に補正してもよい。すなわち、本願明細書におけ
るレーザビームの断面光分布は、光ファイバの端面にお
ける断面光分布を意味する。
【００２８】
【実施例】光ファイバ（３）の導波モードがアスペクト
比１．２５の楕円状に設定された半導体レーザモジュー
ル（１）を作製した。ＬＤチップ（２Ｃ）としては、レ
ーザビームの垂直方向の拡がり角度が９度、水平方向の
拡がり角度が３１．５度であって、その断面光分布がア
スペクト比３．５の楕円状であるチップを使用した。
比１．２５の楕円状に設定された半導体レーザモジュー
ル（１）を作製した。ＬＤチップ（２Ｃ）としては、レ
ーザビームの垂直方向の拡がり角度が９度、水平方向の
拡がり角度が３１．５度であって、その断面光分布がア
スペクト比３．５の楕円状であるチップを使用した。
【００２９】そして、前記半導体レーザモジュール
（１）について、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）と
の光軸Ｚ廻りの相対角度と光結合効率との関係を求めた
（図５参照）。ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）との
相対角度は、レーザビームの断面光分布の楕円長軸と光
ファイバ（３）の導波モードの楕円長軸とが重なる角度
を０度とした。また、光結合効率は、光ファイバ（３）
を透過するレーザ光の出力をフォトダイオードにより測
定し、その測定値をＬＤ光源（２）の出力と比較して求
めた。
（１）について、ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）と
の光軸Ｚ廻りの相対角度と光結合効率との関係を求めた
（図５参照）。ＬＤ光源（２）と光ファイバ（３）との
相対角度は、レーザビームの断面光分布の楕円長軸と光
ファイバ（３）の導波モードの楕円長軸とが重なる角度
を０度とした。また、光結合効率は、光ファイバ（３）
を透過するレーザ光の出力をフォトダイオードにより測
定し、その測定値をＬＤ光源（２）の出力と比較して求
めた。
【００３０】また、前記半導体レーザモジュール（１）
について、光ファイバ（３）のモードフィールド半径と
光結合効率との関係を求めた（図６参照）。なお、図６
に示す曲線は、レーザビームの断面光分布をガウス分布
と仮定し、モードの重なりを計算して得た結果であり、
モードフィールド半径と光結合効率との関係を示してい
る。そして、この関係曲線によって得られる光結合効率
の値は、真円の導波モードを有する光ファイバによって
得られる光結合効率の値に近似している。
について、光ファイバ（３）のモードフィールド半径と
光結合効率との関係を求めた（図６参照）。なお、図６
に示す曲線は、レーザビームの断面光分布をガウス分布
と仮定し、モードの重なりを計算して得た結果であり、
モードフィールド半径と光結合効率との関係を示してい
る。そして、この関係曲線によって得られる光結合効率
の値は、真円の導波モードを有する光ファイバによって
得られる光結合効率の値に近似している。
【００３１】実施例の半導体レーザモジュール（１）に
おいては、図５に示す様に、ＬＤ光源（２）と光ファイ
バ（３）との相対角度が０度で７１％の光結合率が得ら
れ、±１５度の範囲で７０％以上の光結合効率が得られ
た。また、図６に示す様に、楕円形の導波モードの長軸
と短軸との平均値を直径とする真円の導波モードに対応
した光結合効率、すなわち、関係曲線で示される光結合
効率より５％程度高い光結合効率が得られた。
おいては、図５に示す様に、ＬＤ光源（２）と光ファイ
バ（３）との相対角度が０度で７１％の光結合率が得ら
れ、±１５度の範囲で７０％以上の光結合効率が得られ
た。また、図６に示す様に、楕円形の導波モードの長軸
と短軸との平均値を直径とする真円の導波モードに対応
した光結合効率、すなわち、関係曲線で示される光結合
効率より５％程度高い光結合効率が得られた。
【００３２】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る半導体
レーザモジュールによれば、ＬＤ光源からのレーザビー
ムの断面光分布が楕円状の分布であるのに対し、光ファ
イバの導波モードがアスペクト比１．１以上の楕円状で
あるため、光ファイバに入射されるレーザビームの断面
光分布の形状と光ファイバの導波モードの形状とが近似
する。従って、ＬＤ光源と光ファイバとの高い光結合効
率が得られる。また、ＬＤ光源と光ファイバとの間に円
柱状または半円柱状の光学レンズを介設する従来構造と
比較した場合、部品点数の減少、組立工数の減少、組立
調整作業の簡素化を達成できる。
レーザモジュールによれば、ＬＤ光源からのレーザビー
ムの断面光分布が楕円状の分布であるのに対し、光ファ
イバの導波モードがアスペクト比１．１以上の楕円状で
あるため、光ファイバに入射されるレーザビームの断面
光分布の形状と光ファイバの導波モードの形状とが近似
する。従って、ＬＤ光源と光ファイバとの高い光結合効
率が得られる。また、ＬＤ光源と光ファイバとの間に円
柱状または半円柱状の光学レンズを介設する従来構造と
比較した場合、部品点数の減少、組立工数の減少、組立
調整作業の簡素化を達成できる。
【００３３】また、レーザビームの断面光分布の楕円長
軸と光ファイバの導波モードの楕円長軸とが光軸廻りに
１５度以内の角度誤差で重なっている場合には、光結合
効率を一層向上させることが出来る。
軸と光ファイバの導波モードの楕円長軸とが光軸廻りに
１５度以内の角度誤差で重なっている場合には、光結合
効率を一層向上させることが出来る。
【００３４】さらに、光ファイバが偏光面保存ファイバ
である場合、その偏光保存軸が導波モードの楕円長軸と
一致しているため、レーザビームの断面光分布の楕円長
軸と光ファイバの導波モードの楕円長軸とを光軸廻りに
重ねることにより、最大の光結合効率および最大の偏光
面保持効果を得ることが出来、ＬＤ光源と光ファイバと
のカップリングの調整作業を効率的に行うことが出来
る。
である場合、その偏光保存軸が導波モードの楕円長軸と
一致しているため、レーザビームの断面光分布の楕円長
軸と光ファイバの導波モードの楕円長軸とを光軸廻りに
重ねることにより、最大の光結合効率および最大の偏光
面保持効果を得ることが出来、ＬＤ光源と光ファイバと
のカップリングの調整作業を効率的に行うことが出来
る。
【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの内部構
造を示す縦断面図である。
造を示す縦断面図である。
【図２】半導体レーザモジュールを構成するＬＤ光源か
らのレーザビームの断面光分布および光強度を示す図で
ある。
らのレーザビームの断面光分布および光強度を示す図で
ある。
【図３】半導体レーザモジュールを構成する光ファイバ
としての偏光面保存ファイバの横断面図である。
としての偏光面保存ファイバの横断面図である。
【図４】レーザビームの楕円形の光学像と光ファイバの
楕円形の導波モードとの大小関係を示す図である。
楕円形の導波モードとの大小関係を示す図である。
【図５】ＬＤ光源と光ファイバとの光軸Ｚ廻りの相対角
度と光結合効率との関係を示すグラフである。
度と光結合効率との関係を示すグラフである。
【図６】光ファイバのモードフィールド半径と光結合効
率との関係を示すグラフである。
率との関係を示すグラフである。
１ ：半導体レーザモジュール ２ ：ＬＤ光源 ２Ａ：透光窓ガラス ２Ｂ：パッケージ ２Ｃ：ＬＤチップ ３ ：光ファイバ ３Ａ：クラッド ３Ｂ：コア ３Ｃ：応力付与部 ４ ：コリメートレンズ ５ ：集光レンズ ６ ：フェルールホルダ ７ ：ファイバフェルール ８ ：レンズホルダ ９ ：レンズホルダ
Claims (6)
- 【請求項１】 ＬＤ光源と光ファイバとが光結合された
半導体レーザモジュールであって、前記ＬＤ光源からの
レーザビームの断面光分布が楕円状の分布であり、前記
光ファイバの導波モードがアスペクト比１．１以上の楕
円状であることを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 【請求項２】 レーザビームの断面光分布のアスペクト
比が１．５〜５である請求項１に記載の半導体レーザモ
ジュール。 - 【請求項３】 光ファイバの導波モードのアスペクト比
が３以下である請求項１又は２に記載の半導体レーザモ
ジュール。 - 【請求項４】 レーザビームの断面光分布の楕円長軸と
光ファイバの導波モードの楕円長軸とが光軸廻りに１５
度以内の角度誤差で重なっている請求項１〜３の何れか
に記載の半導体レーザモジュール。 - 【請求項５】 光ファイバが偏光面保存ファイバである
１〜４の何れかに記載の半導体レーザモジュール。 - 【請求項６】 ＬＤ光源と光ファイバの端面との間に光
学レンズを具備し、当該光学レンズによる像倍率は、レ
ーザビームの断面光分布の楕円長軸が光ファイバの導波
モードの楕円長軸より大きく、かつ、前記断面光分布の
楕円短軸が前記導波モードの楕円短軸より小さくなる様
に設定されている請求項１〜５の何れかに記載の半導体
レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10299570A JP2000121888A (ja) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10299570A JP2000121888A (ja) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000121888A true JP2000121888A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17874349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10299570A Withdrawn JP2000121888A (ja) | 1998-10-21 | 1998-10-21 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000121888A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109910315A (zh) * | 2018-02-28 | 2019-06-21 | 艾默生科技有限公司布兰森超声分公司 | 用于塑料焊接的波导和装置、焊接方法和波导的制造方法 |
-
1998
- 1998-10-21 JP JP10299570A patent/JP2000121888A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109910315A (zh) * | 2018-02-28 | 2019-06-21 | 艾默生科技有限公司布兰森超声分公司 | 用于塑料焊接的波导和装置、焊接方法和波导的制造方法 |
| CN109910315B (zh) * | 2018-02-28 | 2022-11-15 | 艾默生科技有限公司布兰森超声分公司 | 用于塑料焊接的波导和装置、焊接方法和波导的制造方法 |
| US11745438B2 (en) | 2018-02-28 | 2023-09-05 | Branson Ultraschall Niederlassung Der Emerson Technologies Gmbh & Co. Ohg | Waveguide for plastic welding, arrangement for plastic welding, a welding method as well as a manufacturing method of a waveguide |
| US11820083B2 (en) | 2018-02-28 | 2023-11-21 | Branson Ultraschall Niederlassung Der Emerson Technologies Gmbh & Co. Ohg | Waveguide for plastic welding, arrangement for plastic welding, a welding method as well as a manufacturing method of a waveguide |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |