JP2001083369A

JP2001083369A - 光ファイバ用フェルールおよびそれを用いた半導体レーザモジュール

Info

Publication number: JP2001083369A
Application number: JP25692399A
Authority: JP
Inventors: Kohei Terada; 幸平寺田; Yoshiyuki Okawa; 良之大河
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体レーザモジュールの高出力化に対応し
た光ファイバ用フェルールを提供する。【解決手段】金属筒２０Ａ内の光ファイバ挿通孔２１
の先端部に光ファイバ１７を挿通して中心位置合わせを
行う光ファイバ中心精度保持機構２２を有し、中心精度
保持機構２２の長さを光ファイバ保持長とし、中心精度
保持機構を除いた部分の長さを光ファイバ心線保持長と
したときに、光ファイバ保持長／光ファイバ心線保持長
の値が０．７５以上である光ファイバ用フェルール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザモジ
ュールおよびそれに用いる光ファイバ用フェルールに関
し、特に高出力での使用に適した半導体レーザモジュー
ルおよびそれに用いる光ファイバ用フェルールに関す
る。

【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。

【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１２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５０が固定されていて、このフ
ェルール５０内の光ファイバ挿通孔にはシングルモード
光ファイバ１７が挿通固定されている。

【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１７の
端面に入射され、これがシングルモード光ファイバ１７
内を導波し所望の用途に供される。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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１７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１７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。

【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１７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１７の
半導体レーザ素子１３側のシングルモード光ファイバ１
７の端部１７ｄに入射する際にシングルモード光ファイ
バ１７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１７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。

【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１７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１７ｄ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。

【００１２】同図から、ファイバ端面１７ｄ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１７ｄ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。

【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１７ｄからの距離
１５０ｃｍにおける光ファイバ出力は２０１ｍＷであ
る。

【００１４】この例では、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。

【００１５】また、同図によれば、フェルール５０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１
７ｄにおいてクラッドモードとして光ファイバ１７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。

【００１６】特に、ファイバ端面１７ｄ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。

【００１７】図７は、シングルモード光ファイバ１７の
端部１７ｄが挿通固定されるフェルール５０の断面構造
を示す説明図で、図８（ａ）は光ファイバ１７の構造を
表した説明図、同図（ｂ）は光ファイバ１７の屈折率分
布を表した説明図である。

【００１８】図７において、フェルール５０は両端に互
いに連通する光ファイバ挿通孔５１を有している。光フ
ァイバ挿通孔５１の先端部には光ファイバ１７を挿通し
て中心位置合わせを行う光ファイバ中心精度保持機構と
なるジルコニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ５２が嵌入
されている。シングルモード光ファイバ１７は、先端部
の被覆層１７ｃが除去されてナイロンチューブ５３に挿
入された状態でフェルール５０の後端部の光ファイバ挿
通孔５１よりフェルール５０に挿入される。光ファイバ
１７の先端部の被覆層１７ｃが除去された部分はジルコ
ニア製のキャピラリ５２の貫通孔５２ａに挿入され、被
覆層１７ｃを有した光ファイバ心線はナイロンチューブ
５３内部に挿入される。この状態でシングルモード光フ
ァイバ１７は光ファイバ挿通孔５１内部に接着剤５４で
固定される。

【００１９】このようなフェルール５０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
で、１２ｍｍのものが、また、キャピラリ５２の長さと
しては３ｍｍ程度のものが使用されることが多い。

【００２０】また、図７（ａ）、（ｂ）において、コア
１７ａの屈折率に対して、クラッド層１７ｂの屈折率は
低く設定される。クラッド層１７ｂ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１７ｃ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１７ｃ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１７ｂの屈折率よりも高く設計され
る。

【００２１】このようにフェルール５０に端部が挿通固
定された光ファイバに、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、上記のようにクラッドモ
ードとして結合した光は、ファイバ端部１７ｄの近傍に
おいてクラッド層１７ｂの外部に放射されて失われる。

【００２２】この際、フェルール５０の内部において
は、クラッド層１７ｂの外部に放射される光は、光ファ
イバの周囲の接着剤５４やナイロンチューブ５３、フェ
ルール５０によって吸収されて熱に変換される。そし
て、半導体レーザ素子１３が高出力化して、フェルール
５０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、フェルール内部において局所的な過熱が起こ
り、温度が上昇する。

【００２３】このような温度上昇が起こると、光ファイ
バ１７と、周辺の部材とを固定する接着剤５４が劣化
し、その接着力が低下する。

【００２４】一方、被覆層１７ｃは上述のようにＵＶ樹
脂材料よりなるが、このような樹脂材料は通常、残留応
力によって経時的に収縮する性質を有している。そし
て、フェルール５０内の局所的な温度上昇により接着剤
の接着力が低下した状態で、被覆層が経時変化により収
縮すると、光ファイバ１７の端部１７ｄがフェルール５
０から突き出す方向に力が作用する。

【００２５】ここで、従来の半導体レーザモジュール４
０に使用されるフェルール５０内のジルコニア製のキャ
ピラリ５２（図７のａ部）の長さは約３ｍｍ程度であ
り、一方ジルコニア製のキャピラリ５２以外の部分（図
７のｂ部）は約９ｍｍ程度とキャピラリ５２に比べて長
い。

【００２６】なお図７に示す従来のフェルール５０のキ
ャピラリ５２（図７のａ部）の長さ／キャピラリ５２以
外の部分（図７のｂ部フェルール部分の長さ）の値は
０．３３となっている。

【００２７】また、キャピラリ５２は、シングルモード
光ファイバ１７内の光の伝搬方向に沿ってキャピラリ５
２以外の部分よりも、よりクラッドモード光の多い上流
部に位置している。このため、キャピラリ５２（図７の
ａ部）に充填された接着剤５４は、キャピラリ５２以外
の部分すなわちナイロンチューブ５３（図７のｂ部）に
充填された接着剤５４よりもフェルール５０内の局所的
な温度上昇の影響により早期に劣化する。

【００２８】このように、フェルール５０内の局所的な
温度上昇によりフェルール５０内のジルコニア製キャピ
ラリ５２（図７のａ部）に存在する接着剤５４の接着力
がジルコニア製キャピラリ５２以外の部分（図７のｂ
部）に充填された接着剤５４の接着力よりも低下した状
態で、被覆層１７ｃが経時変化により収縮しようとする
と、キャピラリ５２以外の部分（図７のｂ部）は比較的
接着力を維持しているため収縮することができない。

【００２９】代わりに被覆層１７ｃを除去されたキャピ
ラリ５２（図７のａ部）の光ファイバ１７がフェルール
２０の端部から突き出してしまうのである。このような
光ファイバの突き出しは結合効率の低下即ちファイバ端
出力（Ｐｆ）の低下をもたらす。

【００３０】このように、従来の半導体レーザモジュー
ルでは、クラッドモード光がクラッド層外部に放出され
ることに起因して、フェルール内の接着剤が劣化し、フ
ァイバの突き出しが起こることによってファイバ端出力
が低下する。このため、半導体レーザ素子の高出力化に
伴って、クラッドモード光が高出力化すると、信頼性が
確保できなくなるという問題があった。

【００３１】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フェルールの構
造を改善することによって、高出力動作時においても高
信頼の光ファイバ用フェルールとそれを用いた半導体レ
ーザモジュールを提供することにある。

【００３２】

【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、金属筒と該
金属筒内の光ファイバ挿通孔の先端部に光ファイバを挿
通して中心位置合わせを行うセラミック系もしくはガラ
ス系の光ファイバ中心精度保持機構を有した光ファイバ
用フェルールであって、前記中心精度保持機構の長さを
光ファイバ保持長とし、前記光ファイバ挿通孔の前記中
心精度保持機構を除いた部分の長さを光ファイバ心線保
持長としたときに、光ファイバ保持長／光ファイバ心線
保持長の値が０．７５以上である構成を持って課題を解
決する手段としている。

【００３３】かかる構成の本第１の発明においては、フ
ェルール内の局所的な温度上昇により中心精度保持機構
に存在する接着剤の接着力が中心精度保持機構を除いた
部分に充填された接着剤の接着力よりも低下しても、フ
ェルール内のセラミック系もしくはガラス系の光ファイ
バ中心精度保持機構の長さと、中心精度保持機構を除い
た部分の長さが同程度となっているので、フェルール内
の被覆層を除去した光ファイバの部分と被覆層を有した
光ファイバの部分のそれぞれの接着力のバランスがと
れ、光ファイバ中心精度保持機構の光ファイバがフェル
ールの端部から突き出す現象が少なくなり、ファイバ端
出力が低下することがなくなる。

【００３４】この結果、半導体レーザ素子の高出力化に
伴って、クラッドモード光が高出力化しても、信頼性が
確保され、より信頼度の高い光ファイバ用フェルールが
得られる。

【００３５】また、本第２の発明は、金属筒と該金属筒
内の光ファイバ挿通孔の先端部に光ファイバを挿通して
中心位置合わせを行うセラミック系もしくはガラス系の
光ファイバ中心精度保持機構を有した光ファイバ用フェ
ルールであって、前記金属筒内の光ファイバ挿通孔に
は、前記中心精度保持機構とは異なるセラミック系もし
くはガラス系の光ファイバ保持機構を有し、前記中心精
度保持機構の長さと前記光ファイバ保持機構の長さの和
を光ファイバ保持長とし、前記光ファイバ挿通孔の前記
光ファイバ保持長を除いた部分の長さを光ファイバ心線
保持長としたときに、光ファイバ保持長／光ファイバ心
線保持長の値が０．７５以上である構成を持って課題を
解決する手段としている。

【００３６】かかる構成の本第２の発明においては、中
心精度保持機構は従来のものを使用し、中心精度保持機
構とは別のセラミック系もしくはガラス系の光ファイバ
保持機構を追加するだけで、フェルール内の局所的な温
度上昇により中心精度保持機構に存在する接着剤の接着
力が中心精度保持機構を除いた部分に充填された接着剤
の接着力よりも低下しても、フェルール内のセラミック
系もしくはガラス系の光ファイバ中心精度保持機構と光
ファイバ保持機構の双方の和の長さと、それらを除いた
部分の長さとが同程度となっているので、フェルール内
の被覆層を除去した光ファイバの部分と被覆層を有した
光ファイバの部分のそれぞれの接着力のバランスがと
れ、光ファイバ中心精度保持機構の光ファイバがフェル
ールの端部から突き出す現象が少なくなり、ファイバ端
出力が低下することがなくなる。

【００３７】この結果、半導体レーザ素子の高出力化に
伴って、クラッドモード光が高出力化しても、信頼性が
確保され、より信頼度の高い光ファイバ用フェルールが
得られる。

【００３８】なお、中心精度保持機構とは別のセラミッ
ク系もしくはガラス系の光ファイバ保持機構は、中心精
度は中心精度保持機構ほど必要がないので、第１の発明
の光ファイバ用フェルールよりコストを安価にすること
ができる。

【００３９】また、本第３の発明は、光ファイバ保持長
／光ファイバ心線保持長の値が１．００以上である構成
を持って課題を解決する手段としている。

【００４０】かかる構成の本第３の発明においては、フ
ェルール内の被覆層を除去した光ファイバの部分と被覆
層を有した光ファイバの部分の長さの比がより同じ程度
になり、フェルール内の被覆層を除去した光ファイバの
部分と被覆層を有した光ファイバの部分のそれぞれの接
着力のバランスがよりとれ、光ファイバ中心精度保持機
構の光ファイバがフェルールの端部から突き出す現象が
より少なくなり、ファイバ端出力がより低下することが
なくなる。

【００４１】また、本第４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
光ファイバと、前記光ファイバの端部を固着するフェル
ールと、前記半導体レーザ素子と前記フェルールの間に
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、前記フェルール
は、金属筒と該金属筒内の光ファイバ挿通孔の先端部に
光ファイバを挿通して中心位置合わせを行うセラミック
系もしくはガラス系の光ファイバ中心精度保持機構を有
し、前記中心精度保持機構の長さを光ファイバ保持長と
し、前記光ファイバ挿通孔の前記中心精度保持機構を除
いた部分の長さを光ファイバ心線保持長としたときに、
光ファイバ保持長／光ファイバ心線保持長の値が０．７
５以上でありかつ光ファイバ心線保持長が１ｍｍ以上で
ある構成を持って課題を解決する手段としている。

【００４２】かかる構成の本第４の発明においては、半
導体レーザ素子から出射される光を受光する光ファイバ
の端部を固着するフェルールの局所的な温度上昇によ
り、フェルール内の中心精度保持機構に存在する接着剤
の接着力が中心精度保持機構を除いた部分に充填された
接着剤の接着力よりも低下しても、フェルール内のセラ
ミック系もしくはガラス系の光ファイバ中心精度保持機
構の長さと、中心精度保持機構を除いた部分の長さが同
程度となっているので、フェルール内の被覆層を除去し
た光ファイバの部分と被覆層を有した光ファイバの部分
のそれぞれの接着力のバランスがとれ、光ファイバ中心
精度保持機構の光ファイバがフェルールの端部から突き
出す現象が少なくなり、ファイバ端出力が低下すること
がなくなる。

【００４３】この結果、半導体レーザ素子の高出力化に
伴って、クラッドモード光が高出力化しても、信頼性が
確保され、より信頼度の高い半導体レーザモジュールが
得られる。

【００４４】また、本第５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
光ファイバと、前記光ファイバの端部を固着するフェル
ールと、前記半導体レーザ素子と前記フェルールの間に
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、前記フェルール
は、金属筒と該金属筒内の光ファイバ挿通孔の先端部に
光ファイバを挿通して中心位置合わせを行うセラミック
系もしくはガラス系の光ファイバ中心精度保持機構を有
し、前記金属筒内の光ファイバ挿通孔には、前記中心精
度保持機構とは異なるセラミック系もしくはガラス系の
光ファイバ保持機構を有し、前記中心精度保持機構の長
さと前記光ファイバ保持機構の長さの和を光ファイバ保
持長とし、前記光ファイバ挿通孔の前記光ファイバ保持
長を除いた部分の長さを光ファイバ心線保持長としたと
きに、光ファイバ保持長／光ファイバ心線保持長の値が
０．７５以上でありかつ光ファイバ心線保持長が１ｍｍ
以上である構成を持って課題を解決する手段としてい
る。

【００４５】かかる構成の本第５の発明においては、半
導体レーザ素子から出射される光を受光する光ファイバ
の端部を固着するフェルールの局所的な温度上昇によ
り、フェルール内の中心精度保持機構に存在する接着剤
の接着力が中心精度保持機構を除いた部分に充填された
接着剤の接着力よりも低下しても、フェルール内のセラ
ミック系もしくはガラス系の光ファイバ中心精度保持機
構と光ファイバ保持機構の双方の和の長さと、それらを
除いた部分の長さとが同程度となっているので、フェル
ール内の被覆層を除去した光ファイバの部分と被覆層を
有した光ファイバの部分のそれぞれの接着力のバランス
がとれ、光ファイバ中心精度保持機構の光ファイバがフ
ェルールの端部から突き出す現象が少なくなり、ファイ
バ端出力が低下することがなくなる。

【００４６】この結果、半導体レーザ素子の高出力化に
伴って、クラッドモード光が高出力化しても、信頼性が
確保され、より信頼度の高い半導体レーザモジュールが
得られる。

【００４７】なお、フェルール内の光ファイバ保持機構
は、中心精度保持機構とは別に作成できるので、中心精
度は中心精度保持機構ほど必要がなく、第４の発明の半
導体レーザモジュールよりコストを安価にすることがで
きる。

【００４８】

【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。

【００４９】図１ないし図３には、本発明に係る半導体
レーザモジュールの実施形態例が示されている。

【００５０】図１に示す半導体レーザモジュール１０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１２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。

【００５１】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２１にはシングル
モード光ファイバ１７が挿通固定されている。

【００５２】図２は、図１に示す半導体レーザモジュー
ル１０に使用される本実施形態例１のフェルール２０の
断面構造を示す説明図である。

【００５３】図２において、フェルール２０は両端に互
いに連通する光ファイバ挿通孔２１を設けたステンレス
製の金属筒２０Ａを有している。金属筒２０Ａはステン
レスに限るものではなく、他の金属、チタン、銅、銅合
金等通常使用される一般の金属である。

【００５４】光ファイバ挿通孔２１の先端部には光ファ
イバ１７を挿通して中心位置合わせを行う光ファイバ中
心精度保持機構となる光ファイバ挿通孔を有するジルコ
ニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２が嵌入されてい
る。キャピラリ２２はジルコニアに限るものではなく、
通常のキャピラリを構成する、セラミック、ガラス等が
使用される。

【００５５】シングルモード光ファイバ１７は、先端部
の被覆層１７ｃが除去されてナイロンチューブ２３に挿
入された状態でフェルール２０の後端部の光ファイバ挿
通孔２１よりフェルール２０に挿入される。光ファイバ
１７の先端部の被覆層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、被
覆層１７ｃを有した光ファイバ心線はナイロンチューブ
２３内部に挿入されている。この状態でシングルモード
光ファイバ１７は光ファイバ挿通孔２１内部に接着剤２
４で固定される。

【００５６】本実施形態例１のフェルール２０は、光フ
ァイバ中心精度保持機構となるジルコニア（ＺｒＯ₂）
製のキャピラリ２２の長さ、即ち図２に示す光ファイバ
保持長となるａ部の長さと、キャピラリ２２以外の部分
の長さ、即ち図２に示す光ファイバ心線保持長となるｂ
部の長さの比、ａ／ｂが０．７５以上のものである。

【００５７】図３は、図１に示す半導体レーザモジュー
ル１０に使用される本実施形態例２のフェルール３０の
断面構造を示す説明図である。

【００５８】図３に示す、フェルール３０の特徴は、被
覆層１７ｃが除去された光ファイバ１７の部分を接着剤
２４で固定する光ファイバ中心精度保持機構となるジル
コニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２とは異なる光フ
ァイバ保持機構となる光ファイバ挿通孔を有するジルコ
ニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ３２をキャピラリ２２
と連接して有していることである。その他の構成は図２
に示すフェルール２０と同様に付き詳細な説明は省略す
る。

【００５９】光ファイバ保持機構となるキャピラリ３２
は、キャピラリ２２と同様にジルコニアに限るものでは
なく、通常のキャピラリを構成する、セラミック、ガラ
ス等が使用される。

【００６０】本実施形態例２のフェルール３０は、光フ
ァイバ中心精度保持機構となるジルコニア（ＺｒＯ₂）
製のキャピラリ２２の長さと、光ファイバ保持機構とな
るジルコニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ３２の長さの
和、即ち図３に示す光ファイバ保持長となるａ部の長さ
と、光ファイバ保持長以外の部分の長さ、即ち図３に示
す光ファイバ心線保持長となるｂ部の長さの比、ａ／ｂ
が０．７５以上のものである。

【００６１】図４は、実施形態例１および実施形態例２
のフェルール２０、フェルール３０および従来のフェル
ールの光ファイバの突き出しを比較した実験結果を示す
説明図である。

【００６２】（具体例１）実施形態例１のフェルール２
０の具体的数値は、光ファイバ中心精度保持機構となる
ジルコニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２の長さ、即
ち図２に示す光ファイバ保持長となるａ部の長さが５．
１４ｍｍで、キャピラリ２２以外の部分の長さ、即ち図
２に示す光ファイバ心線保持長となるｂ部の長さが６．
８６ｍｍである。この場合のａ／ｂの比は０．７５とな
っている。

【００６３】（具体例２）実施形態例１のフェルール２
０の別の具体的数値は、光ファイバ中心精度保持機構と
なるジルコニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２の長
さ、即ち図２に示す光ファイバ保持長となるａ部の長さ
が７．２ｍｍで、キャピラリ２２以外の部分の長さ、即
ち図２に示す光ファイバ心線保持長となるｂ部の長さが
４．８ｍｍである。この場合のａ／ｂの比は１．５０と
なっている。

【００６４】（具体例３）実施形態例２のフェルール３
０の具体的数値は、光ファイバ中心精度保持機構となる
ジルコニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２の長さが
３．０ｍｍで、キャピラリ３２の長さが２．１４ｍｍ
で、両者の和の長さ、即ち図３に示す光ファイバ保持長
となるａ部の長さは５．１４ｍｍである。光ファイバ保
持長以外の部分の長さ、即ち図３に示す光ファイバ心線
保持長となるｂ部の長さは６．８６ｍｍである。この場
合のａ／ｂの比は０．７５となっている。

【００６５】（具体例４）実施形態例２のフェルール３
０の別の具体的数値は、光ファイバ中心精度保持機構と
なるジルコニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２の長さ
が３．０ｍｍで、キャピラリ３２の長さが３．０ｍｍ
で、両者の和の長さ、即ち図３に示す光ファイバ保持長
となるａ部の長さは６．０ｍｍである。光ファイバ保持
長以外の部分の長さ、即ち図３に示す光ファイバ心線保
持長となるｂ部の長さは６．０ｍｍである。この場合の
ａ／ｂの比は１．００となっている。

【００６６】（具体例５）実施形態例２のフェルール３
０の別の具体的数値は、光ファイバ中心精度保持機構と
なるジルコニア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２の長さ
が３．０ｍｍで、キャピラリ３２の長さが５．０ｍｍ
で、両者の和の長さ、即ち図３に示す光ファイバ保持長
となるａ部の長さは８．０ｍｍである。光ファイバ保持
長以外の部分の長さ、即ち図３に示す光ファイバ心線保
持長となるｂ部の長さは４．０ｍｍである。この場合の
ａ／ｂの比は２．００となっている。

【００６７】（比較例１）従来のフェルール５０の具体
的数値は、光ファイバ中心精度保持機構となるジルコニ
ア（ＺｒＯ₂）製のキャピラリ２２の長さ、即ち図２に
示す光ファイバ保持長となるａ部の長さが３．００ｍｍ
で、キャピラリ２２以外の部分の長さ、即ち図２に示す
光ファイバ心線保持長となるｂ部の長さが９．０ｍｍで
ある。この場合のａ／ｂの比は０．３３となっている。

【００６８】図４のグラフは、環境温度７５℃にて半導
体レーザ素子端面出力を２５０ｍＷにして、１００時間
おきに光ファイバ端からの光ファイバの突き出し量をマ
イクロメータで測った結果である。

【００６９】通常接着剤が劣化しない状況での光ファイ
バの突き出しは±０．５μｍ以下である。これに対して
高出力を入射させた場合には１０００時間後の光ファイ
バ突き出し量が大きくなる。

【００７０】しかし、本実施形態例の具体例１ないし具
体例５の対象品のフェルールは１０００時間後の光ファ
イバ突き出し量が０．５μｍ以下で接着剤が劣化しない
状況と殆ど同程度で実用上問題ないことがわかった。

【００７１】これに対して、比較例１の従来のフェルー
ルでは、３００時間後の光ファイバ突き出し量が０．５
μｍを越え実用上問題であることがわかった。

【００７２】尚、図４のグラフ中、具体例１と具体例３
とは測定結果が略同じであったので図示の関係で一つに
まとめて表示したある。

【００７３】図４の結果より、ａ／ｂの値が０．７５を
越えた場合に突き出し量が大きくなりにくいことが分か
る。よってａ／ｂの値としては０．７５以上が実用上問
題ないことがわかった。

【００７４】また、光出力が大きくなるに従って接着剤
に吸収されるクラッドモード光も強くなり接着剤の劣化
が起こりやすくなるので図４の結果よりａ／ｂ>１．０
においてより十分に安定しているため、ａ／ｂ>１．０
とすると更に問題ないことがわかった。

【００７５】なお、ａ／ｂの値は大きいほど良いがｂの
値は被覆材とフェルールの接合強度を確保するため１ｍ
ｍ以上とするのが望ましい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ファイ
バ用フェルールによれば、フェルール内の被覆層を除去
した光ファイバの部分と被覆層を有した光ファイバの部
分の長さが同程度となっているので、フェルール内の被
覆層を除去した光ファイバの部分と被覆層を有した光フ
ァイバの部分のそれぞれの接着力のバランスがとれ、光
ファイバ中心精度保持機構の光ファイバがフェルールの
端部から突き出す現象が少なくなり、ファイバ端出力が
低下することがなくなる。

【００７７】この結果、半導体レーザ素子の高出力化に
伴って、クラッドモード光が高出力化しても、信頼性が
確保され、より信頼度の高い光ファイバ用フェルールが
提供される。

【００７８】また、本発明の半導体レーザモジュールに
よれば、半導体レーザ素子から出射される光を受光する
光ファイバの端部を固着するフェルールの局所的な温度
上昇により、フェルール内の被覆層を除去した光ファイ
バの部分に充填された接着剤の接着力よりも低下して
も、フェルール内の被覆層を除去した光ファイバの部分
と被覆層を有した光ファイバの部分の長さが同程度とな
っているので、フェルール内の被覆層を除去した光ファ
イバの部分と被覆層を有した光ファイバの部分のそれぞ
れの接着力のバランスがとれ、光ファイバ中心精度保持
機構の光ファイバがフェルールの端部から突き出す現象
が少なくなり、ファイバ端出力が低下することがなくな
る。

【００７９】この結果、半導体レーザ素子の高出力化に
伴って、クラッドモード光が高出力化しても、信頼性が
確保され、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの実施形
態を示す説明図である。

【図２】本発明に係る光ファイバ用フェルールの実施形
態を示す説明図である。

【図３】本発明に係る光ファイバ用フェルールの他の実
施形態を示す説明図である。

【図４】本発明に係る光ファイバ用フェルールからの光
ファイバの突き出し量を示す説明図である。

【図５】従来の半導体レーザモジュールの一例を示す説
明図である。

【図６】光ファイバの距離とクラッドモードから外部に
出ていく光出力の関係を示す説明図である。

【図７】従来の光ファイバ用フェルールの一例を示す説
明図である。

【図８】（ａ）は半導体レーザモジュールに使用される
光ファイバの構造を示す説明図、（ｂ）は同光ファイバ
の屈折率分布を示す説明図である。

【符号の説明】

１０半導体レーザモジュール１１パッケージ１３半導体レーザ素子１７光ファイバ１７ａコア１７ｂクラッド１７ｃ被覆層１７ｄフェルール端面２０フェルール２０Ａ金属筒２１光ファイバ挿通孔２２光ファイバ中心精度保持機構２３ナイロンチューブ２４接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属筒と該金属筒内の光ファイバ挿通孔
の先端部に光ファイバを挿通して中心位置合わせを行う
セラミック系もしくはガラス系の光ファイバ中心精度保
持機構を有した光ファイバ用フェルールであって、前記
中心精度保持機構の長さを光ファイバ保持長とし、前記
光ファイバ挿通孔の前記中心精度保持機構を除いた部分
の長さを光ファイバ心線保持長としたときに、光ファイ
バ保持長／光ファイバ心線保持長の値が０．７５以上で
あることを特徴とする光ファイバ用フェルール。
【請求項２】金属筒と該金属筒内の光ファイバ挿通孔
の先端部に光ファイバを挿通して中心位置合わせを行う
セラミック系もしくはガラス系の光ファイバ中心精度保
持機構を有した光ファイバ用フェルールであって、前記
金属筒内の光ファイバ挿通孔には、前記中心精度保持機
構とは異なる光ファイバを挿通するセラミック系もしく
はガラス系の光ファイバ保持機構を有し、前記中心精度
保持機構の長さと前記光ファイバ保持機構の長さの和を
光ファイバ保持長とし、前記光ファイバ挿通孔の前記光
ファイバ保持長を除いた部分の長さを光ファイバ心線保
持長としたときに、光ファイバ保持長／光ファイバ心線
保持長の値が０．７５以上であることを特徴とする光フ
ァイバ用フェルール。
【請求項３】光ファイバ保持長／光ファイバ心線保持
長の値が１．００以上であることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の光ファイバ用フェルール。
【請求項４】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光ファイバと、前記光
ファイバの端部を固着するフェルールと、前記半導体レ
ーザ素子と前記フェルール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、前記フェルールは、金属筒と該金属筒内
の光ファイバ挿通孔の先端部に光ファイバを挿通して中
心位置合わせを行うセラミック系もしくはガラス系の光
ファイバ中心精度保持機構を有し、前記中心精度保持機
構の長さを光ファイバ保持長とし、前記光ファイバ挿通
孔の前記中心精度保持機構を除いた部分の長さを光ファ
イバ心線保持長としたときに、光ファイバ保持長／光フ
ァイバ心線保持長の値が０．７５以上であることを特徴
とする半導体レーザモジュール。
【請求項５】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光ファイバと、前記光
ファイバの端部を固着するフェルールと、前記半導体レ
ーザ素子と前記フェルール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、前記フェルールは、金属筒と該金属筒内
の光ファイバ挿通孔の先端部に光ファイバを挿通して中
心位置合わせを行うセラミック系もしくはガラス系の光
ファイバ中心精度保持機構を有し、前記金属筒内の光フ
ァイバ挿通孔には、前記中心精度保持機構とは異なる光
ファイバを挿通するセラミック系もしくはガラス系の光
ファイバ保持機構を有し、前記中心精度保持機構の長さ
と前記光ファイバ保持機構の長さの和を光ファイバ保持
長とし、前記光ファイバ挿通孔の前記光ファイバ保持長
を除いた部分の長さを光ファイバ心線保持長としたとき
に、光ファイバ保持長／光ファイバ心線保持長の値が
０．７５以上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６】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クラッドを有す
るシングルモード光ファイバであることを特徴とする請
求項４又は請求項５に記載の半導体レーザモジュール。
【請求項７】半導体レーザ素子の光出力が、３００ｍ
Ｗ以上であることを特徴とする請求項４乃至請求項６に
記載の半導体レーザモジュール。