JP2001051166A - Semiconductor laser module - Google Patents

Semiconductor laser module

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JP2001051166A
JP2001051166A JP11228321A JP22832199A JP2001051166A JP 2001051166 A JP2001051166 A JP 2001051166A JP 11228321 A JP11228321 A JP 11228321A JP 22832199 A JP22832199 A JP 22832199A JP 2001051166 A JP2001051166 A JP 2001051166A
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JP
Japan
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semiconductor laser
optical fiber
single mode
mode optical
light
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JP11228321A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Koyanagi
諭 小柳
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser module of higher reliability, capable of being operated with high optical output. SOLUTION: This semiconductor laser module has a semiconductor laser element 13, a single mode optical fiber 17 for receiving the light emitted from the semiconductor laser element 13, and an optical coupling means 15 mounted between the semiconductor laser element 13 and the single mode optical fiber 17 for optically coupling the laser beam with the single mode optical fiber 17, and the single mode optical fiber 17 has a core 17a, a first clad 17b formed around the core 17a and having the refraction factor smaller than that of the core, and a coating layer 17c formed around the first clad 17b and having the refraction factor smaller than that of the first clad 17b.

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、半導体レーザモジ
ュールに関し、特に高い光出力での動作が可能な半導体
レーザモジュールに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser module, and more particularly to a semiconductor laser module capable of operating at a high light output.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体レーザは、光通信の分野に
おいて信号用光源や光ファイバ増幅器の励起用光源とし
て大量に用いられるようになってきた。半導体レーザが
光通信の信号用光源や励起用光源として用いられる場
合、半導体レーザからのレーザ光を光ファイバに光学的
に結合させるデバイスである半導体レーザモジュールと
して使用される場合が多い。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor lasers have been used in large quantities in the field of optical communications as light sources for signals or excitation light sources for optical fiber amplifiers. When a semiconductor laser is used as a signal light source or an excitation light source for optical communication, it is often used as a semiconductor laser module that is a device that optically couples laser light from the semiconductor laser to an optical fiber.

【0003】図5は、このような従来の半導体レーザモ
ジュール40の構造の一例を示したものである。同図に
おいて、11はパッケージで、パッケージ11内にペル
チェモジュール12が固定されている。ペルチェモジュ
ール42の上には、半導体レーザ素子13とサーミスタ
14、及びレンズ15を固定した固定基板16が固定さ
れている。また、パッケージ11の側壁11bの貫通孔
11cには、フェルール20が固定されていて、このフ
ェルール20内の光ファイバ挿通孔にはシングルモード
光ファイバ47が挿通固定されている。
FIG. 5 shows an example of the structure of such a conventional semiconductor laser module 40. As shown in FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes a package in which a Peltier module 12 is fixed. On the Peltier module 42, the fixed substrate 16 to which the semiconductor laser element 13, the thermistor 14, and the lens 15 are fixed is fixed. A ferrule 20 is fixed to the through hole 11c of the side wall 11b of the package 11, and a single mode optical fiber 47 is inserted and fixed to the optical fiber insertion hole in the ferrule 20.

【0004】この半導体レーザモジュール40は、半導
体レーザ素子13から出射されたレーザ光がレンズ15
により集光された後、シングルモード光ファイバ77の
端面に入射され、これがシングルモード光ファイバ47
内を導波し所望の用途に供される。
In the semiconductor laser module 40, the laser light emitted from the semiconductor laser
After being condensed by the single mode optical fiber 47, the light is incident on the end face of the single mode optical fiber 77.
It is guided inside and used for a desired application.

【0005】上記の半導体レーザモジュール40の半導
体レーザ素子13を駆動するために電流を流すと、半導
体レーザ素子13自体の発熱により半導体レーザ素子1
3の温度が上昇するが、この温度上昇は半導体レーザ素
子13の発振波長と光出力の変化を引き起こす。
When a current is applied to drive the semiconductor laser element 13 of the semiconductor laser module 40, the semiconductor laser element 1 generates heat due to the heat generated by the semiconductor laser element 13 itself.
3, the temperature rise causes a change in the oscillation wavelength and light output of the semiconductor laser device 13.

【0006】このため、半導体レーザ素子13の近傍に
固定されたサーミスタ14により半導体レーザ素子13
の温度を測定し、この測定値を用いてペルチェモジュー
ル12に流す電流を調整することによって半導体レーザ
素子13の温度を一定に保つことでその特性を安定化し
ている。
For this reason, the semiconductor laser device 13 is fixed by a thermistor 14 fixed near the semiconductor laser device 13.
The temperature of the semiconductor laser element 13 is kept constant by adjusting the current flowing through the Peltier module 12 using the measured value, thereby stabilizing the characteristics.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、光通
信における信号光波長の多重化が進むにつれ、光ファイ
バ増幅器にも多数の信号光を同時に増幅可能にするた
め、従来に増して、より高出力の動作が求められるよう
になってきた。
By the way, in recent years, as the multiplexing of signal light wavelengths in optical communication has progressed, a large number of signal lights can be simultaneously amplified in an optical fiber amplifier. Output operation has been required.

【0008】このため、光ファイバ増幅器の励起光源と
して使用される1480nm帯又は980nm帯の半導
体レーザモジュールには、200mW以上の高光出力で
動作可能なものが必要とされ、半導体レーザ素子13に
おいても端面から放射される光出力が300mW以上の
ものが使用されるようになってきた。
For this reason, a 1480 nm or 980 nm band semiconductor laser module used as an excitation light source for an optical fiber amplifier must be capable of operating at a high light output of 200 mW or more. Light emitting devices having a light output of 300 mW or more have been used.

【0009】半導体レーザモジュールは、前述のように
半導体レーザ素子13から出射されたレーザ光をシング
ルモード光ファイバ47に光学的に結合するデバイスで
ある。ここでシングルモード光ファイバ47の半導体レ
ーザ素子13側と反対側の端から放射されるシングルモ
ード光出力(以下、この光出力を本明細書において「フ
ァイバ端出力」(Pf)という。)と、半導体レーザ素
子13の前端面13aから放射される光出力(以下、こ
の光出力を本明細書において「素子出力」(Po)とい
う。)との比を結合効率と呼ぶが、この結合効率の値
は、通常70%程度である。
The semiconductor laser module is a device for optically coupling the laser light emitted from the semiconductor laser element 13 to the single mode optical fiber 47 as described above. Here, a single mode optical output radiated from an end of the single mode optical fiber 47 opposite to the semiconductor laser element 13 side (hereinafter, this optical output is referred to as “fiber end output” (Pf) in the present specification); The ratio of the light output radiated from the front end face 13a of the semiconductor laser device 13 (hereinafter, this light output is referred to as “device output” (Po) in this specification) is called the coupling efficiency. Is usually about 70%.

【0010】上記の素子出力(Po)のうち、ファイバ
端出力(Pf)に寄与する約70%の光は、シングルモ
ード光ファイバ47のコア内を伝搬するが、ファイバ端
出力(Pf)に寄与しない約30%の光は、反射により
失われるものを除き、シングルモード光ファイバ47の
半導体レーザ素子13側のシングルモード光ファイバ4
7の端部47dに入射する際にシングルモード光ファイ
バ47のクラッド内においてクラッドモードを誘起し、
光ファイバ47内を伝搬するうちに、その一部は徐々に
外部に放射されることにより失われる。
[0010] Of the above element output (Po), about 70% of the light that contributes to the fiber end output (Pf) propagates in the core of the single mode optical fiber 47, but contributes to the fiber end output (Pf). Approximately 30% of the light that is not reflected by the single mode optical fiber 4 on the side of the semiconductor laser
7, the cladding mode is induced in the cladding of the single mode optical fiber 47 when entering the end 47d of
While propagating in the optical fiber 47, a part thereof is lost by being gradually radiated to the outside.

【0011】図6は、半導体レーザモジュール40のシ
ングルモード光ファイバ47を少しずつ切断し、ファイ
バ端から放射される光出力の大きさがどのように変化す
るかを調べたデータである。同図において、横軸は光フ
ァイバの半導体レーザ素子側の端部47dから測った長
さ、縦軸は光ファイバの半導体レーザ素子13と反対側
の端面から放射される光出力(ファイバ端出力)であ
る。
FIG. 6 shows data obtained by cutting the single mode optical fiber 47 of the semiconductor laser module 40 little by little and examining how the magnitude of the light output radiated from the fiber end changes. In the figure, the horizontal axis represents the length measured from the end 47d of the optical fiber on the semiconductor laser element side, and the vertical axis represents the light output (fiber end output) emitted from the end face of the optical fiber opposite to the semiconductor laser element 13. It is.

【0012】同図から、ファイバ端面47dからの距離
が大きくなるほど、ファイバ端出力は小さくなることが
わかる。これはファイバ端面47dにおいて光ファイバ
にクラッドモードとして結合した光が、伝搬するにした
がってクラッドの外部に逃げてしまうためであると考え
られる。
FIG. 1 shows that the fiber end output decreases as the distance from the fiber end face 47d increases. This is considered to be because light coupled to the optical fiber in the cladding mode at the fiber end face 47d escapes outside the cladding as it propagates.

【0013】なお、ここで使用した半導体レーザモジュ
ール40は、298mWの端面光出力を放射する半導体
レーザ素子13を有し、ファイバ端面47dからの距離
150cmにおける光ファイバ出力は201mWであ
る。
The semiconductor laser module 40 used here has the semiconductor laser element 13 which emits 298 mW of end face optical power, and the optical fiber output at a distance of 150 cm from the fiber end face 47d is 201 mW.

【0014】この結果、約97mWの光がクラッドモー
ド光として結合し、光ファイバ外部に失われていること
になる。
As a result, about 97 mW of light is coupled as cladding mode light and is lost outside the optical fiber.

【0015】また、同図によれば、フェルール20端面
から約30cm以上離れた位置では、ファイバ端出力は
ファイバの長さによらなくなる。このことは、半導体レ
ーザ素子13から放射された光のうち、ファイバ端面4
7dにおいてクラッドモードとして光ファイバ47に結
合した光は、ファイバ端面17dから約30cmまでの
間でクラッド外に放出されることを意味している。
Further, according to FIG. 1, at a position apart from the end face of the ferrule 20 by about 30 cm or more, the fiber end output does not depend on the length of the fiber. This means that, of the light emitted from the semiconductor laser element 13, the fiber end face 4
The light coupled to the optical fiber 47 in the cladding mode at 7d means that the light is emitted out of the cladding within about 30 cm from the fiber end face 17d.

【0016】特に、ファイバ端面47dから5cm以内
の領域では変化率が大きく、クラッドモード光の多くは
この部分で失われるものであることがわかる。
In particular, it can be seen that the rate of change is large in a region within 5 cm from the fiber end face 47d, and most of the cladding mode light is lost in this portion.

【0017】図7は、シングルモード光ファイバ47の
端部47dが挿通固定されるフェルール20の断面構造
を示す説明図で、図8(a)は光ファイバ47の構造を
表した説明図、同図(b)は光ファイバ47の屈折率分
布を表した説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing the cross-sectional structure of the ferrule 20 into which the end 47d of the single mode optical fiber 47 is inserted and fixed. FIG. 8A is an explanatory view showing the structure of the optical fiber 47. FIG. 7B is an explanatory diagram showing a refractive index distribution of the optical fiber 47.

【0018】図7において、フェルール20は両端に互
いに連通する貫通孔20a、および20bを有してい
る。貫通孔20aにはジルコニア(ZrO2)製のキャ
ピラリ22が嵌入されている。シングルモード光ファイ
バ47は、先端部のUV被覆47cが除去されてナイロ
ンチューブ21に挿入された状態でフェルール20の貫
通孔20bよりフェルール20に挿入され、先端部のU
V被覆47cが除去された部分はジルコニア製のキャピ
ラリ22の貫通孔22aに挿入されている。この状態で
シングルモード光ファイバ47の先端は貫通孔22aお
よび貫通孔20b内部のナイロンチューブ21とともに
フェルール20およびキャピラリ22に接着剤23で固
定されている。
In FIG. 7, the ferrule 20 has through holes 20a and 20b communicating with each other at both ends. A capillary 22 made of zirconia (ZrO 2 ) is fitted in the through hole 20a. The single mode optical fiber 47 is inserted into the ferrule 20 through the through hole 20b of the ferrule 20 in a state where the UV coating 47c at the distal end has been removed and inserted into the nylon tube 21.
The portion from which the V coating 47c has been removed is inserted into the through hole 22a of the zirconia capillary 22. In this state, the tip of the single mode optical fiber 47 is fixed to the ferrule 20 and the capillary 22 with the adhesive 23 together with the nylon tube 21 inside the through-hole 22a and the through-hole 20b.

【0019】このようなフェルール20の長さは、種々
の設計がありうるが、半導体レーザモジュール40に使
用される典型的な数値例としては9mm乃至20mmの
ものが使用される。
Although the length of the ferrule 20 may be variously designed, a typical numerical value used for the semiconductor laser module 40 is 9 mm to 20 mm.

【0020】また、図8(a)、(b)において、コア
47aの屈折率に対して、クラッド層47bの屈折率は
低く設定される。クラッド層47bの周囲には、紫外線
硬化樹脂(以下、単にUV樹脂という。)からなる被覆
層47cがあるが、光通信の分野で使用される光ファイ
バにおけるこの被覆層47cの屈折率は、通常、クラッ
ドモード光をできるだけ外部に逃がすため、同図(c)
のようにクラッド層47bの屈折率よりも高く設計され
る。
In FIGS. 8A and 8B, the refractive index of the cladding layer 47b is set lower than that of the core 47a. A coating layer 47c made of an ultraviolet curable resin (hereinafter, simply referred to as a UV resin) is provided around the cladding layer 47b, and the refractive index of the coating layer 47c in an optical fiber used in the field of optical communication is usually In order to allow the cladding mode light to escape to the outside as much as possible,
Is designed to be higher than the refractive index of the cladding layer 47b.

【0021】このようにフェルール20に端部が挿通固
定されたシングルモード光ファイバ47に、半導体レー
ザ素子13から放射されるレーザ光が入射すると、ファ
イバ端面47dにおいてクラッドモードとして結合した
光は、ファイバ端部47dの近傍においてクラッド層4
7bの外部に放射されて失われる。このため、このよう
なレーザ光は、光ファイバ増幅器の励起光として有効に
利用できない。
When the laser light emitted from the semiconductor laser element 13 enters the single mode optical fiber 47 whose end is inserted and fixed in the ferrule 20 as described above, the light coupled as the cladding mode on the fiber end face 47d is converted into a fiber. In the vicinity of the end 47d, the cladding layer 4
It is radiated outside 7b and is lost. Therefore, such laser light cannot be effectively used as pump light of the optical fiber amplifier.

【0022】一方、フェルール20の内部においてクラ
ッド層47bの外部に放射される光は、光ファイバ47
の周囲の接着剤23やナイロンチューブ21、フェルー
ル20によって吸収されて熱に変換される結果、フェル
ール20の内部において局所的な温度上昇が起こる。
On the other hand, the light radiated to the outside of the cladding layer 47b inside the ferrule 20 is
Is absorbed by the adhesive 23, the nylon tube 21 and the ferrule 20 and converted into heat. As a result, a local temperature rise occurs inside the ferrule 20.

【0023】このような現象は、半導体レーザモジュー
ル40に使用される半導体レーザ素子13が高出力化
し、フェルール20内部におけるクラッドモード光の放
射光強度も大きくなると、ますます顕著に起こる。
Such a phenomenon occurs more remarkably when the semiconductor laser device 13 used in the semiconductor laser module 40 has a higher output and the intensity of the cladding mode light emitted inside the ferrule 20 increases.

【0024】このように局所的な温度上昇が起こると、
光ファイバ47を構成する石英ガラスと、周辺の部材と
の熱膨張率の差によって、光ファイバ47が破断するこ
とがある。また、温度が上昇することによって接着剤2
3およびナイロンチューブ21が劣化するため、フェル
ール20の内部の光ファイバ47やナイロンチューブ2
1の接着力が低下するという問題が発生する。
When such a local temperature rise occurs,
The optical fiber 47 may be broken due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the quartz glass constituting the optical fiber 47 and the surrounding members. In addition, the adhesive 2
3 and the nylon tube 21 deteriorate, the optical fiber 47 and the nylon tube 2 inside the ferrule 20 are removed.
In this case, a problem occurs that the adhesive strength of No. 1 decreases.

【0025】このように、従来の半導体レーザモジュー
ルでは、半導体レーザ素子の高出力化に伴って、クラッ
ドモード光も高出力化するために、信頼性が確保できな
くなるという問題があった。
As described above, the conventional semiconductor laser module has a problem that the reliability cannot be secured because the output of the cladding mode light is also increased with the increase in the output of the semiconductor laser element.

【0026】本発明は、上記した従来の半導体レーザ素
子が高出力化されることにより顕著になる課題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、半導体レー
ザモジュールに用いられる光ファイバのクラッドモード
の放射を防ぐことによって、高い光出力での動作が可能
な、より高信頼の半導体レーザモジュールを提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve a problem which becomes conspicuous when the above-mentioned conventional semiconductor laser device is increased in output, and an object of the present invention is to provide an optical fiber used in a semiconductor laser module. It is an object of the present invention to provide a more reliable semiconductor laser module capable of operating at a high optical output by preventing cladding mode radiation.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決する手
段としている。すなわち、本第1の発明は、半導体レー
ザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射される光を受
光するシングルモード光ファイバと、前記半導体レーザ
素子と前記シングルモード光ファイバの間に介設され前
記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を前記シン
グルモード光ファイバに光学的に結合する光結合手段を
有する半導体レーザモジュールであって、前記シングル
モード光ファイバが、コアと、コアの周囲に形成されコ
アよりも小さい屈折率を有する第一のクラッドと、前記
第一のクラッドの周囲に形成され前記第一のクラッドよ
りも小さい屈折率を有する被覆層を有する構成を持って
課題を解決する手段としている。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention has the following structure to solve the problems. That is, the first invention provides a semiconductor laser device, a single-mode optical fiber for receiving light emitted from the semiconductor laser device, and the semiconductor laser device interposed between the semiconductor laser device and the single-mode optical fiber. A semiconductor laser module having optical coupling means for optically coupling a laser beam emitted from a laser element to the single mode optical fiber, wherein the single mode optical fiber is formed around a core and the core. Means for solving the problem include a first clad having a smaller refractive index and a coating layer formed around the first clad and having a smaller refractive index than the first clad.

【0028】かかる構成の本第1の発明においては、第
一のクラッド層の周囲にある被覆層の屈折率が第一のク
ラッド層の屈折率よりも小さく形成されているため、シ
ングルモード光ファイバのコア部に伝搬モードとして結
合しなかったクラッドモード光が、第一のクラッド層外
部に逃げることなく、第一のクラッド層内部に閉じこめ
られて伝搬しするため、フェルール内部での局所的な温
度上昇が抑制されるため、より信頼度の高い半導体レー
ザモジュールが得られる。
According to the first aspect of the present invention, since the refractive index of the coating layer around the first cladding layer is smaller than the refractive index of the first cladding layer, the single mode optical fiber Since the cladding mode light not coupled to the core portion as the propagation mode does not escape to the outside of the first cladding layer and is confined inside the first cladding layer and propagates, the local temperature inside the ferrule Since the rise is suppressed, a more reliable semiconductor laser module can be obtained.

【0029】また、本第2の発明は、半導体レーザ素子
と、前記半導体レーザ素子から出射される光を受光する
シングルモード光ファイバと、前記半導体レーザ素子と
前記シングルモード光ファイバの間に介設され前記半導
体レーザ素子から出射されるレーザ光を前記シングルモ
ード光ファイバに光学的に結合する光結合手段を有する
半導体レーザモジュールであって、前記シングルモード
光ファイバが、コアと、コアの周囲に形成されコアより
も小さい屈折率を有する第一のクラッドと、前記第一の
クラッドの周囲に形成され前記第一のクラッドよりも小
さい屈折率を有する第二のクラッドとからなるダブルク
ラッドファイバである構成を持って課題を解決する手段
としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device, a single-mode optical fiber for receiving light emitted from the semiconductor laser device, and an interposition between the semiconductor laser device and the single-mode optical fiber. A semiconductor laser module having optical coupling means for optically coupling laser light emitted from the semiconductor laser element to the single mode optical fiber, wherein the single mode optical fiber is formed around a core and the core. A double clad fiber comprising a first clad having a smaller refractive index than the core and a second clad formed around the first clad and having a smaller refractive index than the first clad. It is a means to solve the problem with.

【0030】かかる構成の本第2の発明によれば、第一
のクラッド層の周囲にある第二のクラッド層の屈折率が
第一のクラッド層の屈折率よりも小さく形成されている
ため、シングルモード光ファイバのコア部に伝搬モード
として結合しなかったクラッドモード光が、第一のクラ
ッド層外部に逃げることなく、第一のクラッド層内部に
閉じこめられて伝搬するため、フェルール内部での局所
的な温度上昇が防止されるため、より信頼度の高い半導
体レーザモジュールが得られる。
According to the second aspect of the present invention, the refractive index of the second cladding layer around the first cladding layer is smaller than the refractive index of the first cladding layer. Since the clad mode light not coupled to the core of the single mode optical fiber as a propagation mode does not escape to the outside of the first cladding layer and is confined inside the first cladding layer and propagates, local light inside the ferrule is generated. Therefore, a semiconductor laser module having higher reliability can be obtained.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態例の説
明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付
し、その重複説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to the same parts as those in the conventional example, and the overlapping description will be omitted.

【0032】(第1の実施形態例)図1には、本発明に
係る半導体レーザモジュールの第1の実施形態例が示さ
れている。図1に示す半導体レーザモジュール10は、
半導体レーザ素子13が基板16に固定され、さらに基
板16は、パッケージ11の底板11a上に半田固定さ
れたペルチェモジュール12上に半田固定されている。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of a semiconductor laser module according to the present invention. The semiconductor laser module 10 shown in FIG.
The semiconductor laser device 13 is fixed to a substrate 16, and the substrate 16 is fixed on the Peltier module 12 fixed on the bottom plate 11 a of the package 11 by soldering.

【0033】パッケージ11の側壁11bには、シング
ルモード光ファイバ17を挿入固定したフェルール20
が固定され、基板16上に固定されたレンズ15により
集光された半導体レーザ素子13からの光が結合される
ように配置されている。
On the side wall 11b of the package 11, a ferrule 20 into which a single mode optical fiber 17 is inserted and fixed is provided.
Are fixed, and arranged so that light from the semiconductor laser element 13 condensed by the lens 15 fixed on the substrate 16 is coupled.

【0034】本発明の半導体レーザモジュールに使用さ
れる半導体レーザ素子13は、横シングルモード発振す
る高出力半導体レーザ素子である。このような半導体レ
ーザ素子13としては、例えば1480nm帯のものと
して、InP基板上に形成されたGaInAsP歪み多
重量子井戸構造からなる活性層を含むものが使用され
る。この半導体レーザ素子13は前端面及び後端面から
なる共振器の長さ及び前端面及び後端面の反射率を最適
化することにより、300mWを超える高い光出力での
連続動作が可能である。
The semiconductor laser device 13 used in the semiconductor laser module of the present invention is a high-power semiconductor laser device that oscillates in a transverse single mode. As such a semiconductor laser device 13, for example, a device having an active layer having a GaInAsP strained multiple quantum well structure formed on an InP substrate and having a band of 1480 nm is used. The semiconductor laser device 13 is capable of continuous operation with a high light output exceeding 300 mW by optimizing the length of the resonator including the front end face and the rear end face and the reflectivity of the front end face and the rear end face.

【0035】図2は、本発明に係る半導体レーザモジュ
ール10の第一の実施形態例に使用されるシングルモー
ド光ファイバ17の構造および屈折率プロファイルを示
したものである。シングルモード光ファイバ17は同図
(a)に示すように、コア17aとクラッド層17b1
およびUV樹脂被覆層17cとからなり、UV樹脂被覆
層17cの屈折率は、同図(b)に示すようにクラッド
層17b1の屈折率よりも低く設定されている。
FIG. 2 shows the structure and the refractive index profile of the single mode optical fiber 17 used in the first embodiment of the semiconductor laser module 10 according to the present invention. The single mode optical fiber 17 has a core 17a and a cladding layer 17b1 as shown in FIG.
And the UV resin coating layer 17c, and the refractive index of the UV resin coating layer 17c is set lower than the refractive index of the cladding layer 17b1 as shown in FIG.

【0036】このような屈折率差は、公知の方法により
UV樹脂材料を適宜変更することにより、又はクラッド
層17b1の屈折率を調整することにより、所望のもの
とすることが可能である。
Such a difference in refractive index can be made desired by appropriately changing the UV resin material by a known method or by adjusting the refractive index of the cladding layer 17b1.

【0037】シングルモード光ファイバ17は、図3に
示すように先端部のUV被覆17cが除去されてナイロ
ンチューブ21に挿入された状態でフェルール20の貫
通孔20bよりフェルール20に挿入され、先端部のU
V被覆17cが除去された部分はジルコニア製のキャピ
ラリ22の貫通孔22aに挿入されている。この状態で
シングルモード光ファイバ17の先端は貫通孔22aお
よび貫通孔20b内部のナイロンチューブ21とともに
フェルール20およびキャピラリ22に接着剤23で固
定されている。
As shown in FIG. 3, the single mode optical fiber 17 is inserted into the ferrule 20 through the through hole 20b of the ferrule 20 in a state where the UV coating 17c at the distal end is removed and inserted into the nylon tube 21. U
The portion from which the V coating 17c has been removed is inserted into the through hole 22a of the zirconia capillary 22. In this state, the tip of the single mode optical fiber 17 is fixed to the ferrule 20 and the capillary 22 with the adhesive 23 together with the nylon tube 21 inside the through hole 22a and the through hole 20b.

【0038】なお、フェルール20の長さは、12mm
のものが使用される。
The length of the ferrule 20 is 12 mm
Is used.

【0039】上記の構成の半導体レーザモジュール10
では、半導体レーザ素子13から出射した光は、レンズ
により集光されてシングルモード光ファイバ17に入射
する。入射した光のうち、コア17aに結合した光は、
コア17a内を基本モードとして伝搬する。
The semiconductor laser module 10 having the above configuration
Then, the light emitted from the semiconductor laser element 13 is condensed by the lens and enters the single mode optical fiber 17. Of the incident light, the light coupled to the core 17a is:
The light propagates in the core 17a as a fundamental mode.

【0040】一方、コア17aに結合しなかった光はク
ラッド層17b1においてクラッドモードを励起する。
ここで励起されるクラッドモード光は複数の伝搬モード
から成るものであって、第一のクラッド層17b1の屈
折率がUV被覆層17cの屈折率よりも大きく作製され
ているために、第一のクラッド層の17b1外部に漏れ
ることなく、第一のクラッド層17b1とUV被覆層1
7cとの界面において反射を繰り返しながら、伝搬をす
る。
On the other hand, light not coupled to the core 17a excites a cladding mode in the cladding layer 17b1.
The clad mode light to be excited here is composed of a plurality of propagation modes. Since the refractive index of the first clad layer 17b1 is made larger than the refractive index of the UV coating layer 17c, the first The first clad layer 17b1 and the UV coating layer 1 are not leaked to the outside of the clad layer 17b1.
The light propagates while being repeatedly reflected at the interface with 7c.

【0041】このため、クラッドモードとして結合した
光の強度が非常に大きい半導体レーザモジュールであっ
ても、フェルール内部での局所的な温度上昇が抑制され
るため、より信頼度の高い半導体レーザモジュールが提
供される。
For this reason, even in the case of a semiconductor laser module in which the intensity of light coupled as a cladding mode is extremely high, a local temperature rise inside the ferrule is suppressed, so that a semiconductor laser module with higher reliability can be realized. Provided.

【0042】図4は、本発明に係る半導体レーザモジュ
ールの第二の実施形態例に使用されるシングルモード光
ファイバ27の構造および屈折率プロファイルを示した
ものである。
FIG. 4 shows a structure and a refractive index profile of a single mode optical fiber 27 used in a second embodiment of the semiconductor laser module according to the present invention.

【0043】すなわち、同図(a)に示すように、本第
二の実施形態例に使用されるシングルモード光ファイバ
27は、コア27aと、第一のクラッド層27b1およ
び第一のクラッド層27b1の周囲に形成された第二の
クラッド層27b2を有するダブルクラッドファイバで
ある。同図(b)に示すように、第二のクラッド層27
b2の屈折率は第一のクラッド層27b1の屈折率よりも
低く設定される。
That is, as shown in FIG. 7A, the single mode optical fiber 27 used in the second embodiment is composed of a core 27a, a first cladding layer 27b1 and a first cladding layer 27b1. This is a double-clad fiber having a second clad layer 27b2 formed around the periphery. As shown in FIG. 3B, the second clad layer 27
The refractive index of b2 is set lower than the refractive index of the first cladding layer 27b1.

【0044】このような屈折率差は、第一のクラッド層
27b1および第二のクラッド層27b2にドープするド
ーパントの種類又は量を適宜調製することにより、所望
の値とすることができる。
Such a difference in the refractive index can be set to a desired value by appropriately adjusting the kind or amount of the dopant to be doped into the first cladding layer 27b1 and the second cladding layer 27b2.

【0045】ダブルクラッドファイバ27の先端部は、
第一の実施形態例と同様に図3に示すように先端部のU
V被覆27cが除去されてナイロンチューブ21に挿入
された状態でフェルール20の貫通孔20bよりフェル
ール20に挿入され、先端部のUV被覆27cが除去さ
れた部分はジルコニア製のキャピラリ22の貫通孔22
aに挿入され、貫通孔20a、22b内部で、ナイロン
チューブ21とともにフェルール20およびキャピラリ
22に接着剤23で固定されている。
The tip of the double clad fiber 27 is
As in the first embodiment, as shown in FIG.
The V coating 27c is removed and inserted into the ferrule 20 through the through-hole 20b of the ferrule 20 while being inserted into the nylon tube 21.
a and fixed to the ferrule 20 and the capillary 22 together with the nylon tube 21 with the adhesive 23 inside the through holes 20a and 22b.

【0046】かかる構成の第二の実施形態の半導体レー
ザモジュールでは、半導体レーザ素子13からレンズ1
5を介してシングルモード光ファイバ27に入射した光
のうち、コア27aに結合した光は、コア27a内を基
本モードとして伝搬する。
In the semiconductor laser module according to the second embodiment having such a configuration, the lens 1
Of the light that has entered the single mode optical fiber 27 via the optical fiber 5, the light coupled to the core 27a propagates inside the core 27a as a fundamental mode.

【0047】一方、コア27aに結合しなかった光は第
一のクラッド層27b1においてクラッドモードを励起
する。ここで励起されるクラッドモード光は複数の伝搬
モードから成るものであって、第一のクラッド層の屈折
率が第二のクラッド層27b2の屈折率よりも大きく作
製されているために、第一のクラッド層27b1の外部
に漏れることなく、第一のクラッド層27b1と第二の
クラッド層27b2との界面において反射を繰り返しな
がら、伝搬をする。
On the other hand, light not coupled to the core 27a excites a cladding mode in the first cladding layer 27b1. The cladding mode light to be excited here is composed of a plurality of propagation modes, and the first cladding layer has a refractive index larger than that of the second cladding layer 27b2. The light propagates while repeating reflection at the interface between the first clad layer 27b1 and the second clad layer 27b2 without leaking to the outside of the clad layer 27b1.

【0048】本第二の実施形態例では、シングルモード
光ファイバ27としてダブルクラッドファイバを使用し
ているため、シングルモード光ファイバ27のフェルー
ル20内部に位置するUV被覆27cを除去した部分に
おいてもクラッドモードが外部に放射されることがな
い。
In the second embodiment, since the double clad fiber is used as the single mode optical fiber 27, the cladding is also removed at the portion of the single mode optical fiber 27 where the UV coating 27c located inside the ferrule 20 is removed. The mode is not radiated to the outside.

【0049】したがって、第一の実施形態例と比較して
クラッドモードの放射を更に効率的に防ぐことが可能と
なり、フェルール内部での局所的な温度上昇がほぼ完全
に防止されるため、より信頼度の高い半導体レーザモジ
ュールが提供される。
Therefore, compared with the first embodiment, it is possible to more effectively prevent the radiation of the cladding mode, and the local temperature rise inside the ferrule is almost completely prevented. A semiconductor laser module having a high degree is provided.

【0050】以上、本発明を実施形態に基づいて詳細に
説明したが、本発明は上記実施形態のみに限定されるこ
とはなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能で
あり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
As described above, the present invention has been described in detail based on the embodiments. However, the present invention is not limited to only the above embodiments, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention. Is not excluded from the scope of the present invention.

【0051】特に上記実施形態においては、半導体レー
ザ素子から出射された光をシングルモード光ファイバに
結合する光結合手段として1枚のレンズからなる結合光
学系を示したが、光結合手段としてはこの他、2枚のレ
ンズからなるもの、シングルモード光ファイバの先端を
レンズ形状に加工したもの等、種々の公知の光結合手段
が適用可能である。
In particular, in the above embodiment, the coupling optical system including one lens is shown as the optical coupling means for coupling the light emitted from the semiconductor laser element to the single mode optical fiber. In addition, various known optical coupling means, such as one composed of two lenses and one in which the tip of a single mode optical fiber is processed into a lens shape, can be applied.

【0052】また、上記実施形態では、特に高い光ファ
イバ出力を得るために本発明を適用した例を開示してい
るが、本発明はかかる用途に限定されるものではない。
すなわち、半導体レーザ素子として通常の端面光出力を
有するものに対しても、フェルールの温度上昇を抑える
ことによってより高信頼性を有する半導体レーザモジュ
ールが提供される。
Although the above embodiment discloses an example in which the present invention is applied to obtain a particularly high optical fiber output, the present invention is not limited to such an application.
That is, a semiconductor laser module having higher reliability can be provided by suppressing the temperature rise of the ferrule even for a semiconductor laser element having a normal end face optical output.

【0053】また、本発明の実施形態においては、ペル
チェモジュールを有する半導体レーザモジュールについ
て説明したが、本発明はペルチェモジュールを有しない
半導体レーザモジュール、とりわけ同軸型の半導体レー
ザモジュールにも適用できることはいうまでもない。
In the embodiments of the present invention, the semiconductor laser module having the Peltier module has been described. However, it can be said that the present invention can be applied to a semiconductor laser module having no Peltier module, in particular, a coaxial semiconductor laser module. Not even.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本第一の発明によ
れば、半導体レーザ素子からシングルモード光ファイバ
17に入射した光のうち、クラッドモード光として伝搬
する光が、シングルモード光ファイバのクラッド層内部
に閉じこめられたまま伝搬し、フェルール内部での局所
的な温度上昇が抑制されるため、信頼度のある高い光出
力での動作が可能な半導体レーザモジュールとなる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, of the light incident on the single mode optical fiber 17 from the semiconductor laser device, the light propagating as the cladding mode light is transmitted by the single mode optical fiber. The semiconductor laser module propagates while being confined inside the cladding layer and suppresses a local rise in temperature inside the ferrule, so that a semiconductor laser module capable of operating with a highly reliable optical output can be obtained.

【0055】また、本第二の発明によれば、シングルモ
ード光ファイバとしてダブルクラッドファイバを使用し
ているため、シングルモード光ファイバのフェルール内
部に位置するUV被覆を除去した部分においてもクラッ
ドモードが外部に放射されることがなく、クラッドモー
ドの放射を更に効率的に防ぐことが可能となり、フェル
ール内部での局所的な温度上昇が防止されるため、より
信頼度のある高い光出力での動作が可能な半導体レーザ
モジュールとなる。
Further, according to the second aspect of the present invention, since the double clad fiber is used as the single mode optical fiber, the cladding mode is also formed in the portion of the single mode optical fiber where the UV coating is located inside the ferrule. It is possible to prevent clad mode radiation more efficiently without being radiated to the outside, and to prevent a local temperature rise inside the ferrule, so that operation with more reliable light output is possible. Is a semiconductor laser module that can be used.

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

【図1】本発明に係る半導体レーザモジュールの第一の
実施形態を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a first embodiment of a semiconductor laser module according to the present invention.

【図2】(a)は本発明の第一の実施形態に係る半導体
レーザモジュールに用いられるシングルモード光ファイ
バの断面示す説明図、(b)はその屈折率プロファイル
を示す説明図である。
FIG. 2A is an explanatory view showing a cross section of a single mode optical fiber used for a semiconductor laser module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is an explanatory view showing a refractive index profile thereof.

【図3】本発明に係る半導体レーザモジュールのフェル
ールの断面の一例を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view showing an example of a cross section of a ferrule of the semiconductor laser module according to the present invention.

【図4】(a)は本発明の第二の実施形態に係る半導体
レーザモジュールに用いられるシングルモード光ファイ
バの断面を示す説明図、(b)はその屈折率プロファイ
ルを示す説明図である。
FIG. 4A is an explanatory diagram showing a cross section of a single mode optical fiber used for a semiconductor laser module according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is an explanatory diagram showing a refractive index profile thereof.

【図5】従来の半導体レーザモジュールの構造例を示す
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing a structural example of a conventional semiconductor laser module.

【図6】従来の半導体レーザモジュールにおいて、光フ
ァイバの半導体レーザ素子側の端部からの距離と光ファ
イバ端から放射される光出力との大きさとの関係を示す
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing the relationship between the distance from the end of the optical fiber on the semiconductor laser element side and the magnitude of light output radiated from the end of the optical fiber in a conventional semiconductor laser module.

【図7】従来の半導体レーザモジュールのフェルールの
断面の一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view showing an example of a cross section of a ferrule of a conventional semiconductor laser module.

【図8】(a)は従来の半導体レーザモジュールに用い
られるシングルモード光ファイバの断面を示す説明図、
(b)はその屈折率プロファイルを示す説明図である。
FIG. 8A is an explanatory view showing a cross section of a single mode optical fiber used in a conventional semiconductor laser module,
(B) is an explanatory view showing the refractive index profile.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体レーザモジュール 11 パッケージ 12 ペルチェモジュール 13 半導体レーザ素子 14 サーミスタ 15 レンズ 16 固定基板 17 シングルモード光ファイバ 17a コア 17b クラッド層 17c UV被覆 20 フェルール 27 シングルモード光ファイバ 27a コア 27b1 第一のクラッド層 27b2 第二のクラッド層 27c UV被覆 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor laser module 11 Package 12 Peltier module 13 Semiconductor laser element 14 Thermistor 15 Lens 16 Fixed substrate 17 Single mode optical fiber 17a Core 17b Cladding layer 17c UV coating 20 Ferrule 27 Single mode optical fiber 27a Core 27b1 First cladding layer 27b2 First Second clad layer 27c UV coating

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素
子から出射される光を受光するシングルモード光ファイ
バと、前記半導体レーザ素子と前記シングルモード光フ
ァイバの間に介設され前記半導体レーザ素子から出射さ
れるレーザ光を前記シングルモード光ファイバに光学的
に結合する光結合手段を有する半導体レーザモジュール
であって、前記シングルモード光ファイバが、コアと、
コアの周囲に形成されコアよりも小さい屈折率を有する
第一のクラッドと、前記第一のクラッドの周囲に形成さ
れ前記第一のクラッドよりも小さい屈折率を有する被覆
層を有することを特徴とする半導体レーザモジュール。
1. A semiconductor laser element, a single mode optical fiber for receiving light emitted from the semiconductor laser element, and an optical fiber interposed between the semiconductor laser element and the single mode optical fiber and emitted from the semiconductor laser element. A semiconductor laser module having optical coupling means for optically coupling the laser light to the single mode optical fiber, wherein the single mode optical fiber has a core,
A first clad formed around the core and having a smaller refractive index than the core, and having a coating layer formed around the first clad and having a smaller refractive index than the first clad. Semiconductor laser module.
【請求項2】 半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ
素子から出射される光を受光するシングルモード光ファ
イバと、前記半導体レーザ素子と前記シングルモード光
ファイバの間に介設され前記半導体レーザ素子から出射
されるレーザ光を前記シングルモード光ファイバに光学
的に結合する光結合手段を有する半導体レーザモジュー
ルであって、前記シングルモード光ファイバが、コア
と、コアの周囲に形成されコアよりも小さい屈折率を有
する第一のクラッドと、前記第一のクラッドの周囲に形
成され前記第一のクラッドよりも小さい屈折率を有する
第二のクラッドとからなるダブルクラッドファイバであ
ることを特徴とする半導体レーザモジュール。
2. A semiconductor laser device, a single-mode optical fiber for receiving light emitted from the semiconductor laser device, and an optical fiber interposed between the semiconductor laser device and the single-mode optical fiber and emitted from the semiconductor laser device. A semiconductor laser module having an optical coupling means for optically coupling the laser light to the single mode optical fiber, wherein the single mode optical fiber is formed around a core and has a smaller refractive index than the core. And a second clad fiber formed around the first clad and having a lower refractive index than the first clad. .
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