JP2001284700A - 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】 半導体レーザ素子から発生する熱の放熱性が
高く、消費電力が小さい高出力の半導体レーザモジュー
ルを提供する。 【解決手段】 ペルチェモジュール３２上にベース３１
を設け、ベース３１はペルチェモジュール３２に固定す
る面３を有する基部１と基部１上に立設したステム支持
部２を設けて熱伝導率良好な材料で形成する。ステム１
４に取り付けた半導体レーザ素子１１と、レーザ光受光
用の光ファイバ２４と、レーザ光を光ファイバに結合さ
せるレンズ２１とを有する内部モジュール３０をベース
３１に固定する際、ステム１４をステム支持部２のステ
ム支持面４に接触させて固定し、半導体レーザ素子１１
から発生した熱を、ステム１４に取り付けられたキャッ
プ１５を介することなくステム１４から直接ベース３１
に伝熱する。
高く、消費電力が小さい高出力の半導体レーザモジュー
ルを提供する。 【解決手段】 ペルチェモジュール３２上にベース３１
を設け、ベース３１はペルチェモジュール３２に固定す
る面３を有する基部１と基部１上に立設したステム支持
部２を設けて熱伝導率良好な材料で形成する。ステム１
４に取り付けた半導体レーザ素子１１と、レーザ光受光
用の光ファイバ２４と、レーザ光を光ファイバに結合さ
せるレンズ２１とを有する内部モジュール３０をベース
３１に固定する際、ステム１４をステム支持部２のステ
ム支持面４に接触させて固定し、半導体レーザ素子１１
から発生した熱を、ステム１４に取り付けられたキャッ
プ１５を介することなくステム１４から直接ベース３１
に伝熱する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用の信号用
光源や光ファイバ増幅器の励起用光源として用いられる
半導体レーザモジュールに関するものである。
光源や光ファイバ増幅器の励起用光源として用いられる
半導体レーザモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザは、光通信において信号用
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
られている。半導体レーザが光通信において信号用光源
や励起用光源として用いられる場合には、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たデバ
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。
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
られている。半導体レーザが光通信において信号用光源
や励起用光源として用いられる場合には、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たデバ
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８には、従来の半導体レーザモジュール
の一例が示されている。同図において、半導体レーザ素
子１１は、ヒートシンク１２と銅製のブロック１３を介
して円柱状のステム１４に取り付け固定されている。ス
テム１４の周縁部には、円筒状のステンレス製のキャッ
プ１５が固定され、該キャップ１５には、半導体レーザ
素子１１から発信される光を透過させる透光窓１６が設
けられている。
の一例が示されている。同図において、半導体レーザ素
子１１は、ヒートシンク１２と銅製のブロック１３を介
して円柱状のステム１４に取り付け固定されている。ス
テム１４の周縁部には、円筒状のステンレス製のキャッ
プ１５が固定され、該キャップ１５には、半導体レーザ
素子１１から発信される光を透過させる透光窓１６が設
けられている。
【０００４】前記ステム１４とキャップ１５は抵抗溶接
（プロジェクション溶接）により固定されており、この
溶接性の観点からステム１４は鉄又は鉄−ニッケル合金
等により形成されている。そして、キャップ１５をステ
ム１４に被せた気密空間内に半導体レーザ素子１１が収
容されて、半導体レーザ素子ユニット１０が形成されて
いる。
（プロジェクション溶接）により固定されており、この
溶接性の観点からステム１４は鉄又は鉄−ニッケル合金
等により形成されている。そして、キャップ１５をステ
ム１４に被せた気密空間内に半導体レーザ素子１１が収
容されて、半導体レーザ素子ユニット１０が形成されて
いる。
【０００５】この半導体レーザ素子ユニット１０には、
レンズ２１を備えたレンズホルダ２０を介して、スライ
ドリング２３が固定され、スライドリング２３には、光
ファイバ２４を挿通固定したステンレス製の保護円筒２
２が設けられている。光ファイバ２４は、前記半導体レ
ーザ素子１１から出射されるレーザ光を受光するもので
あり、半導体レーザ素子１１と光ファイバ２４の間に介
設された前記レンズ２０は、半導体レーザ素子１１から
出射されるレーザ光を光ファイバ２４に光学的に結合す
る光結合手段と成している。
レンズ２１を備えたレンズホルダ２０を介して、スライ
ドリング２３が固定され、スライドリング２３には、光
ファイバ２４を挿通固定したステンレス製の保護円筒２
２が設けられている。光ファイバ２４は、前記半導体レ
ーザ素子１１から出射されるレーザ光を受光するもので
あり、半導体レーザ素子１１と光ファイバ２４の間に介
設された前記レンズ２０は、半導体レーザ素子１１から
出射されるレーザ光を光ファイバ２４に光学的に結合す
る光結合手段と成している。
【０００６】すなわち、半導体レーザ素子１１から出射
したレーザ光はレンズ２１により集光されて光ファイバ
２４に入射する。そこで、この種の半導体レーザモジュ
ールにおいて、光ファイバ２４は、その入射光強度が最
大となるような位置に調心された状態で固定されてい
る。
したレーザ光はレンズ２１により集光されて光ファイバ
２４に入射する。そこで、この種の半導体レーザモジュ
ールにおいて、光ファイバ２４は、その入射光強度が最
大となるような位置に調心された状態で固定されてい
る。
【０００７】前記半導体レーザ素子ユニット１０と、レ
ンズ２１、レンズホルダ２０、スライドリング、保護円
筒２２、光ファイバ２４を有して、内部モジュール３０
が形成されており、この内部モジュール３０は、前記キ
ャップ１５の下部側（内部モジュール３０の胴部）をベ
ース３１に接触させた状態で、平板状のベース３１に支
持固定されている。なお、キャップ１５は、前記の如く
円筒状であるために、キャップ１５とベース３１との接
触部は線状と成している。
ンズ２１、レンズホルダ２０、スライドリング、保護円
筒２２、光ファイバ２４を有して、内部モジュール３０
が形成されており、この内部モジュール３０は、前記キ
ャップ１５の下部側（内部モジュール３０の胴部）をベ
ース３１に接触させた状態で、平板状のベース３１に支
持固定されている。なお、キャップ１５は、前記の如く
円筒状であるために、キャップ１５とベース３１との接
触部は線状と成している。
【０００８】ベース３１の下部側には、内部モジュール
３０を冷却する機能を備えたペルチェモジュール３２が
設けられており、ペルチェモジュール３２は、図示され
ていない外部制御回路に接続されている。なお、前記ベ
ース３１には、その中央部に半導体レーザ素子１１の温
度を検出するサーミスタ（温度センサ）３４が設けられ
ており、サーミスタ３４は、前記ペルチェモジュール３
２の外部制御回路に接続され、この外部制御回路に、サ
ーミスタ３４で検出した検出結果が加えられるようにな
っている。
３０を冷却する機能を備えたペルチェモジュール３２が
設けられており、ペルチェモジュール３２は、図示され
ていない外部制御回路に接続されている。なお、前記ベ
ース３１には、その中央部に半導体レーザ素子１１の温
度を検出するサーミスタ（温度センサ）３４が設けられ
ており、サーミスタ３４は、前記ペルチェモジュール３
２の外部制御回路に接続され、この外部制御回路に、サ
ーミスタ３４で検出した検出結果が加えられるようにな
っている。
【０００９】内部モジュール３０とベース３１とペルチ
ェモジュール３２はパッケージ３３に収容されており、
このパッケージ３３の側壁部３３ｃに形成された光ファ
イバ導出穴５０から、前記光ファイバ２４のレーザ光受
光側と反対側の端部側がパッケージ外部に導出されてい
る。光ファイバ２４のパッケージ３３からの導出部には
光ファイバ２４を保護するブーツ４９が設けられてお
り、光ファイバ２４の外周側を覆っている。また、前記
光ファイバ導出穴５０には樹脂２５が設けられており、
光ファイバ２４が固定されると共に光ファイバ導出穴５
０が封止されている。
ェモジュール３２はパッケージ３３に収容されており、
このパッケージ３３の側壁部３３ｃに形成された光ファ
イバ導出穴５０から、前記光ファイバ２４のレーザ光受
光側と反対側の端部側がパッケージ外部に導出されてい
る。光ファイバ２４のパッケージ３３からの導出部には
光ファイバ２４を保護するブーツ４９が設けられてお
り、光ファイバ２４の外周側を覆っている。また、前記
光ファイバ導出穴５０には樹脂２５が設けられており、
光ファイバ２４が固定されると共に光ファイバ導出穴５
０が封止されている。
【００１０】なお、前記パッケージ３３は、底板部３３
ａと側壁部３３ｃと蓋部３３ｂを有しており、底板部３
３ａと側壁部３３ｃが予め固定された状態で、前記の如
く、内部モジュール３０、ベース３１、ペルチェモジュ
ール３２が収容した後、蓋部３３ｂを被せて蓋部３３ｂ
の周縁部を封止することにより、パッケージ３３内が気
密状態と成している。
ａと側壁部３３ｃと蓋部３３ｂを有しており、底板部３
３ａと側壁部３３ｃが予め固定された状態で、前記の如
く、内部モジュール３０、ベース３１、ペルチェモジュ
ール３２が収容した後、蓋部３３ｂを被せて蓋部３３ｂ
の周縁部を封止することにより、パッケージ３３内が気
密状態と成している。
【００１１】上記構成の半導体レーザモジュールにおい
ては、半導体レーザ素子１１に外部から電流を流して半
導体レーザ素子１１を駆動すると、半導体レーザ素子１
１からレーザ光が出射され、このレーザ光が、前記の如
くレンズ２１で集光されて光ファイバ２４の端面２４ａ
に入射する。そして、レーザ光が光ファイバ２４を導波
して所望の用途に供される。
ては、半導体レーザ素子１１に外部から電流を流して半
導体レーザ素子１１を駆動すると、半導体レーザ素子１
１からレーザ光が出射され、このレーザ光が、前記の如
くレンズ２１で集光されて光ファイバ２４の端面２４ａ
に入射する。そして、レーザ光が光ファイバ２４を導波
して所望の用途に供される。
【００１２】なお、上記のように半導体レーザ素子１１
を駆動させると、半導体レーザ素子１１から熱が発生
し、この熱は、ヒートシンク１２、素子固定ブロック１
３、ステム１４、キャップ１５、ベース３１、ペルチェ
モジュール３２、パッケージ３３の底板部３３ａを順に
通って、半導体レーザモジュールの外部に排出される。
また、半導体レーザ素子１１は、一般に、温度変化によ
って光出力および波長が変化するため、その温度を一定
に保つ必要があり、サーミスタ３４により検出される温
度が一定となるように、前記外部制御回路によってペル
チェモジュール３２に流す電流の調整が行なわれる。
を駆動させると、半導体レーザ素子１１から熱が発生
し、この熱は、ヒートシンク１２、素子固定ブロック１
３、ステム１４、キャップ１５、ベース３１、ペルチェ
モジュール３２、パッケージ３３の底板部３３ａを順に
通って、半導体レーザモジュールの外部に排出される。
また、半導体レーザ素子１１は、一般に、温度変化によ
って光出力および波長が変化するため、その温度を一定
に保つ必要があり、サーミスタ３４により検出される温
度が一定となるように、前記外部制御回路によってペル
チェモジュール３２に流す電流の調整が行なわれる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザモジュールにおいては、前記の如く、
半導体レーザ素子１１の駆動により発生した熱が、ヒー
トシンク１２→素子固定ブロック１３→ステム１４→キ
ャップ１５→ベース３１→ペルチェモジュール３２→パ
ッケージ３３の底板部３３ａの経路を通って外部に排出
される構成と成しており、半導体レーザ素子１１からの
熱がベース３１に伝わるまでに多くの部材を通ってい
た。
来の半導体レーザモジュールにおいては、前記の如く、
半導体レーザ素子１１の駆動により発生した熱が、ヒー
トシンク１２→素子固定ブロック１３→ステム１４→キ
ャップ１５→ベース３１→ペルチェモジュール３２→パ
ッケージ３３の底板部３３ａの経路を通って外部に排出
される構成と成しており、半導体レーザ素子１１からの
熱がベース３１に伝わるまでに多くの部材を通ってい
た。
【００１４】特に、キャップ１５は肉薄に形成されてお
り、しかも、キャップ１５とベース３１との接触部は線
状であるために、上記半導体レーザ素子１１から発生し
た熱が、ステム１４からキャップ１５を通ってベース３
１に伝熱する効率が非常に悪かった。
り、しかも、キャップ１５とベース３１との接触部は線
状であるために、上記半導体レーザ素子１１から発生し
た熱が、ステム１４からキャップ１５を通ってベース３
１に伝熱する効率が非常に悪かった。
【００１５】そのため、従来の半導体レーザモジュール
においては、半導体レーザ素子１１から発生する熱が上
記経路を通って半導体レーザモジュールの外部に排出さ
れる際の放熱効率が悪く、また、前記サーミスタ３４に
よって検出する温度が半導体レーザ素子１１の実際の温
度よりも低くなり、この検出温度に基づいて行われるペ
ルチェモジュール３２の制御が的確に行なわれなかっ
た。
においては、半導体レーザ素子１１から発生する熱が上
記経路を通って半導体レーザモジュールの外部に排出さ
れる際の放熱効率が悪く、また、前記サーミスタ３４に
よって検出する温度が半導体レーザ素子１１の実際の温
度よりも低くなり、この検出温度に基づいて行われるペ
ルチェモジュール３２の制御が的確に行なわれなかっ
た。
【００１６】そして、ペルチェモジュール３２の制御が
的確に行なわれないと、半導体レーザ素子１１の効率が
低くなって高い光出力が得られず、半導体レーザ素子１
１の所望の光出力を得るための大きな電流を流す必要が
生じるために、半導体レーザ素子１１の消費電力が大き
くなってしまうといった問題が生じた。また、半導体レ
ーザ素子１１に大きな電流を流すと、ますます半導体レ
ーザ素子１１の発熱量が大きくなってしまい、この発熱
を冷却するためのペルチェモジュール３２の消費電力も
大きくなってしまうといった問題も生じた。
的確に行なわれないと、半導体レーザ素子１１の効率が
低くなって高い光出力が得られず、半導体レーザ素子１
１の所望の光出力を得るための大きな電流を流す必要が
生じるために、半導体レーザ素子１１の消費電力が大き
くなってしまうといった問題が生じた。また、半導体レ
ーザ素子１１に大きな電流を流すと、ますます半導体レ
ーザ素子１１の発熱量が大きくなってしまい、この発熱
を冷却するためのペルチェモジュール３２の消費電力も
大きくなってしまうといった問題も生じた。
【００１７】特に、最近では、光通信の大容量化に伴
い、発振波長１４８０ｎｍ帯のエルビウムドープ光ファ
イバ励起用の半導体レーザ素子１１が高出力の半導体レ
ーザ素子１１として期待されているが、このような素子
は発熱量も大きいために、この種の半導体レーザ素子１
１を用いて半導体レーザモジュールを構成した場合に
は、上記半導体レーザ素子１１から発生した発熱の伝熱
性が悪いことによる半導体レーザ素子１１およびペルチ
ェモジュール３２の消費電力の増大の問題は、非常に深
刻な問題である。
い、発振波長１４８０ｎｍ帯のエルビウムドープ光ファ
イバ励起用の半導体レーザ素子１１が高出力の半導体レ
ーザ素子１１として期待されているが、このような素子
は発熱量も大きいために、この種の半導体レーザ素子１
１を用いて半導体レーザモジュールを構成した場合に
は、上記半導体レーザ素子１１から発生した発熱の伝熱
性が悪いことによる半導体レーザ素子１１およびペルチ
ェモジュール３２の消費電力の増大の問題は、非常に深
刻な問題である。
【００１８】本発明は、上記従来の課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、半導体レーザ素子
からの発熱を効率良く放熱でき、半導体レーザ素子の温
度をペルチェモジュールによって的確に制御できる、消
費電力が小さい半導体レーザモジュールを提供すること
にある。
になされたものであり、その目的は、半導体レーザ素子
からの発熱を効率良く放熱でき、半導体レーザ素子の温
度をペルチェモジュールによって的確に制御できる、消
費電力が小さい半導体レーザモジュールを提供すること
にある。
【００１９】
【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た
めの手段としている。すなわち、第１の発明は、ステム
に取り付けられた半導体レーザ素子と、該半導体レーザ
素子から出射されるレーザ光を受光する光ファイバと、
前記半導体レーザ素子と前記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光
ファイバに光学的に結合する光結合手段とを有する内部
モジュールと；該内部モジュールを冷却する機能を備え
たペルチェモジュールと；該ペルチェモジュール上に固
定されて前記内部モジュールを支持するベースと；前記
内部モジュールと前記ベースと前記ペルチェモジュール
を収容するパッケージとを有し、該パッケージに形成さ
れた光ファイバ導出穴から前記光ファイバのレーザ光受
光側と反対側の端部側がパッケージ外部に導出されてい
る半導体レーザモジュールであって、前記内部モジュー
ルは少なくとも前記ステムを前記ベースに接触させて固
定されている構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、第１の発明は、ステム
に取り付けられた半導体レーザ素子と、該半導体レーザ
素子から出射されるレーザ光を受光する光ファイバと、
前記半導体レーザ素子と前記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光
ファイバに光学的に結合する光結合手段とを有する内部
モジュールと；該内部モジュールを冷却する機能を備え
たペルチェモジュールと；該ペルチェモジュール上に固
定されて前記内部モジュールを支持するベースと；前記
内部モジュールと前記ベースと前記ペルチェモジュール
を収容するパッケージとを有し、該パッケージに形成さ
れた光ファイバ導出穴から前記光ファイバのレーザ光受
光側と反対側の端部側がパッケージ外部に導出されてい
る半導体レーザモジュールであって、前記内部モジュー
ルは少なくとも前記ステムを前記ベースに接触させて固
定されている構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
【００２０】また、第２の発明は、上記第１の発明の構
成に加え、前記ベースはペルチェモジュールに固定され
る面を有する基部と、該基部上に立設したステム支持部
とを有し、該ステム支持部にステムが接触した状態で該
ステムがステム支持部に支持されている構成をもって課
題を解決する手段としている。
成に加え、前記ベースはペルチェモジュールに固定され
る面を有する基部と、該基部上に立設したステム支持部
とを有し、該ステム支持部にステムが接触した状態で該
ステムがステム支持部に支持されている構成をもって課
題を解決する手段としている。
【００２１】さらに、第３の発明は、上記第２の発明の
構成に加え、前記ステム支持部はベースの基部の略中央
部に設けられている構成をもって課題を解決する手段と
している。
構成に加え、前記ステム支持部はベースの基部の略中央
部に設けられている構成をもって課題を解決する手段と
している。
【００２２】さらに、第４の発明は、上記第２又は第３
の発明の構成に加え、前記ステム支持部にはステム嵌合
凹部が設けられ、該ステム嵌合凹部にステムが嵌合固定
されている構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
の発明の構成に加え、前記ステム支持部にはステム嵌合
凹部が設けられ、該ステム嵌合凹部にステムが嵌合固定
されている構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
【００２３】さらに、第５の発明は、上記第２又は第３
又は第４の発明の構成に加え、前記ステムを貫通する素
子固定ブロックが設けられて該素子固定ブロックの一端
側に半導体レーザ素子が設けられ、前記素子固定ブロッ
クの他端側はステムの貫通部に固定されてベースのステ
ム支持部に接触している構成をもって課題を解決する手
段としている。
又は第４の発明の構成に加え、前記ステムを貫通する素
子固定ブロックが設けられて該素子固定ブロックの一端
側に半導体レーザ素子が設けられ、前記素子固定ブロッ
クの他端側はステムの貫通部に固定されてベースのステ
ム支持部に接触している構成をもって課題を解決する手
段としている。
【００２４】さらに、第６の発明は、上記第５の発明の
構成に加え、前記素子固定ブロックの他端側はステムか
ら突出した突出部と成し、該突出部を嵌合するブロック
嵌合凹部がステム支持部に設けられ、該ステム支持部の
ブロック嵌合凹部に前記素子固定ブロックの突出部が嵌
合している構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
構成に加え、前記素子固定ブロックの他端側はステムか
ら突出した突出部と成し、該突出部を嵌合するブロック
嵌合凹部がステム支持部に設けられ、該ステム支持部の
ブロック嵌合凹部に前記素子固定ブロックの突出部が嵌
合している構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
【００２５】さらに、第７の発明は、上記第５又は第６
の発明の構成に加え、前記素子固定ブロックの熱伝導率
をステムの熱伝導率よりも大きくした構成をもって課題
を解決する手段としている。
の発明の構成に加え、前記素子固定ブロックの熱伝導率
をステムの熱伝導率よりも大きくした構成をもって課題
を解決する手段としている。
【００２６】さらに、第８の発明は、上記第１乃至第７
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記ベースには、
半導体レーザ素子から発生する熱がベースを通ってペル
チェモジュール側に流れる熱の経路上に温度センサが設
けられている構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記ベースには、
半導体レーザ素子から発生する熱がベースを通ってペル
チェモジュール側に流れる熱の経路上に温度センサが設
けられている構成をもって課題を解決する手段としてい
る。
【００２７】さらに、第９の発明は、上記第１乃至第８
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記半導体レーザ
素子の発振波長を１４６０ｎｍ以上１４９０ｎｍ以下と
した構成をもって課題を解決する手段としている。
のいずれか一つの発明の構成に加え、前記半導体レーザ
素子の発振波長を１４６０ｎｍ以上１４９０ｎｍ以下と
した構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２８】上記本発明の構成において、ステムに取り
付けられた半導体レーザ素子と、レーザ光受光用の光フ
ァイバと、レーザ光を光ファイバに結合させる光結合手
段とを有する内部モジュールが、少なくとも前記ステム
をベースに接触させて固定されているので、半導体レー
ザ素子から発生した熱は、（例えば従来の半導体レーザ
モジュールのようにステムに取り付けられたキャップを
介することなく）ステムから直接ベースに伝熱され、半
導体レーザ素子から発生した熱のベースへの伝熱性およ
びこの熱の外部への放熱性が向上する。
付けられた半導体レーザ素子と、レーザ光受光用の光フ
ァイバと、レーザ光を光ファイバに結合させる光結合手
段とを有する内部モジュールが、少なくとも前記ステム
をベースに接触させて固定されているので、半導体レー
ザ素子から発生した熱は、（例えば従来の半導体レーザ
モジュールのようにステムに取り付けられたキャップを
介することなく）ステムから直接ベースに伝熱され、半
導体レーザ素子から発生した熱のベースへの伝熱性およ
びこの熱の外部への放熱性が向上する。
【００２９】また、ステムを貫通する素子固定ブロック
が設けられて該素子固定ブロックの一端側に半導体レー
ザ素子が設けられ、前記素子固定ブロックの他端側はス
テムの貫通部に固定されてベースのステム支持部に接触
している構成を有する本発明においては、半導体レーザ
素子から発生した熱は、素子固定ブロックから直接ベー
スに伝熱されるので、半導体レーザ素子からの熱のベー
スへの伝熱性およびこの熱の外部への放熱性がさらに向
上する。
が設けられて該素子固定ブロックの一端側に半導体レー
ザ素子が設けられ、前記素子固定ブロックの他端側はス
テムの貫通部に固定されてベースのステム支持部に接触
している構成を有する本発明においては、半導体レーザ
素子から発生した熱は、素子固定ブロックから直接ベー
スに伝熱されるので、半導体レーザ素子からの熱のベー
スへの伝熱性およびこの熱の外部への放熱性がさらに向
上する。
【００３０】このように、本発明においては、半導体レ
ーザ素子から発生した熱の放熱性を向上させることが可
能であるため、半導体レーザ素子の効率の低下を招くこ
となく、半導体レーザ素子の高出力を得ることが可能と
なる。
ーザ素子から発生した熱の放熱性を向上させることが可
能であるため、半導体レーザ素子の効率の低下を招くこ
となく、半導体レーザ素子の高出力を得ることが可能と
なる。
【００３１】また、本発明においては、上記の如く、半
導体レーザ素子から発生した熱のベースへの伝熱性が向
上するので、ベースに固定されたペルチェモジュールに
よって半導体レーザ素子の温度制御を的確に行なうこと
が可能となるために、半導体レーザ素子の消費電力およ
びペルチェモジュールの消費電力の増大を招くことな
く、消費電力の小さい半導体レーザモジュールとするこ
とが可能となる。
導体レーザ素子から発生した熱のベースへの伝熱性が向
上するので、ベースに固定されたペルチェモジュールに
よって半導体レーザ素子の温度制御を的確に行なうこと
が可能となるために、半導体レーザ素子の消費電力およ
びペルチェモジュールの消費電力の増大を招くことな
く、消費電力の小さい半導体レーザモジュールとするこ
とが可能となる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施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。図１には、本発明に係る半導体レー
ザモジュールの第１実施形態例の要部構成が断面図によ
り示されている。
に基づいて説明する。なお、本実施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。図１には、本発明に係る半導体レー
ザモジュールの第１実施形態例の要部構成が断面図によ
り示されている。
【００３３】同図に示すように、本実施形態例は図８に
示した従来例とほぼ同様に構成されており、本実施形態
例が従来例と異なる特徴的なことは、ベース３１を、ペ
ルチェモジュール３２に固定される面３を有する基部１
と、該基部１上の一端側に立設したステム支持部２とを
有する断面Ｌ字形状の構成とし、内部モジュール３０の
少なくともステム１４をベース３１に接触させて固定し
たことである。
示した従来例とほぼ同様に構成されており、本実施形態
例が従来例と異なる特徴的なことは、ベース３１を、ペ
ルチェモジュール３２に固定される面３を有する基部１
と、該基部１上の一端側に立設したステム支持部２とを
有する断面Ｌ字形状の構成とし、内部モジュール３０の
少なくともステム１４をベース３１に接触させて固定し
たことである。
【００３４】前記ベース３１は、放熱性を確保するため
に、銅、銅タングステン合金等の熱伝導性が良好な材料
により作製されており、ベース３１の基部１の面３は、
半田等によってペルチェモジュール３２に接合されてい
る。ベース３１のステム支持部２のステム支持面４に
は、ステム１４のキャップ１５と反対側の面（半導体レ
ーザ素子１１の取り付け側と反対側の面）が接着剤によ
り固定されている。また本実施形態例では、ステム支持
面４は基部１に対して垂直と成している。
に、銅、銅タングステン合金等の熱伝導性が良好な材料
により作製されており、ベース３１の基部１の面３は、
半田等によってペルチェモジュール３２に接合されてい
る。ベース３１のステム支持部２のステム支持面４に
は、ステム１４のキャップ１５と反対側の面（半導体レ
ーザ素子１１の取り付け側と反対側の面）が接着剤によ
り固定されている。また本実施形態例では、ステム支持
面４は基部１に対して垂直と成している。
【００３５】図２には、図１のＡ−Ａ’面から図１の右
側部分を見た図が示されており、図１、２に示すよう
に、前記ベース３１には、半導体レーザ素子１１から発
生する熱がベース３１を通ってペルチェモジュール側に
流れる熱の経路上にサーミスタ挿入孔２８が形成されて
いる。このサーミスタ挿入孔２８は、本実施形態例で
は、ベース３１の基部１の中心軸Ｃ１とステム支持部２
の中心軸Ｃ２との交点近傍に設けられている。サーミス
タ挿入孔２８にはサーミスタ（温度センサ）３４が設け
られており、サーミスタ３４のリード線３４ａはサーミ
スタ挿入孔２８よりベース外部に引き出されている。
側部分を見た図が示されており、図１、２に示すよう
に、前記ベース３１には、半導体レーザ素子１１から発
生する熱がベース３１を通ってペルチェモジュール側に
流れる熱の経路上にサーミスタ挿入孔２８が形成されて
いる。このサーミスタ挿入孔２８は、本実施形態例で
は、ベース３１の基部１の中心軸Ｃ１とステム支持部２
の中心軸Ｃ２との交点近傍に設けられている。サーミス
タ挿入孔２８にはサーミスタ（温度センサ）３４が設け
られており、サーミスタ３４のリード線３４ａはサーミ
スタ挿入孔２８よりベース外部に引き出されている。
【００３６】また、図２に示すように、ステム支持部２
には、複数のリード挿通孔２７が形成されている。リー
ド挿通孔２７には、ステム１４から引き出されたリード
１７（図１参照）が挿通されている。リード１７は、半
導体レーザ素子１１および半導体レーザユニット１０の
内部に固定されたモニターフォトダイオード（図示せ
ず）を外部と電気的に接続するものであり、リード１７
の一端側は、半導体レーザユニット１０の内部に導か
れ、金ワイヤ（図示せず）を介して半導体レーザ素子１
１および前記モニターフォトダイオードに接続されてい
る。
には、複数のリード挿通孔２７が形成されている。リー
ド挿通孔２７には、ステム１４から引き出されたリード
１７（図１参照）が挿通されている。リード１７は、半
導体レーザ素子１１および半導体レーザユニット１０の
内部に固定されたモニターフォトダイオード（図示せ
ず）を外部と電気的に接続するものであり、リード１７
の一端側は、半導体レーザユニット１０の内部に導か
れ、金ワイヤ（図示せず）を介して半導体レーザ素子１
１および前記モニターフォトダイオードに接続されてい
る。
【００３７】また、パッケージ３３の側壁部３３ｃには
複数のリード３５（図１には図示せず）が設けられてお
り、前記リード１７および前記サーミスタ３４のリード
線３４ａは、それぞれ、設定位置において対応するリー
ド３５に接続されている。なお、本明細書の説明に用い
られる図面においては、図の簡略化のために、リード３
５の配設状態および、それぞれのリード３５とリード１
７やリード線３４ａとの接続状態は省略して示してい
る。
複数のリード３５（図１には図示せず）が設けられてお
り、前記リード１７および前記サーミスタ３４のリード
線３４ａは、それぞれ、設定位置において対応するリー
ド３５に接続されている。なお、本明細書の説明に用い
られる図面においては、図の簡略化のために、リード３
５の配設状態および、それぞれのリード３５とリード１
７やリード線３４ａとの接続状態は省略して示してい
る。
【００３８】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例も従来例の半導体レーザモジュールと
同様に、半導体レーザ素子１１が駆動され、半導体レー
ザ素子１１からのレーザ光がレンズ２１を介して光ファ
イバ２４に受光されるが、本実施形態例においては、半
導体レーザ素子１１の駆動に伴って発生する熱は、ヒー
トシンク１２と素子固定ブロック１３とステム１４を順
に通ってベース３１のステム支持部２に伝熱され、ペル
チェモジュール３２に伝熱される。
り、本実施形態例も従来例の半導体レーザモジュールと
同様に、半導体レーザ素子１１が駆動され、半導体レー
ザ素子１１からのレーザ光がレンズ２１を介して光ファ
イバ２４に受光されるが、本実施形態例においては、半
導体レーザ素子１１の駆動に伴って発生する熱は、ヒー
トシンク１２と素子固定ブロック１３とステム１４を順
に通ってベース３１のステム支持部２に伝熱され、ペル
チェモジュール３２に伝熱される。
【００３９】このように、本実施形態例では、半導体レ
ーザ素子１１から発生した熱が、ステム１４に取り付け
られた肉薄のキャップ１５を介することなく、上記の如
くステム１４から直接ベース３１に伝熱されるため、半
導体レーザ素子１１からの熱のベース３１への伝熱性を
向上させることができる。特に、本実施形態例におい
て、ステム１４のキャップ１５と反対側の面は、その全
面がステム支持部２のステム支持面４に接触しているた
めに、半導体レーザ素子１１からの熱を非常に効率的に
ベース３１に伝熱させることができる。
ーザ素子１１から発生した熱が、ステム１４に取り付け
られた肉薄のキャップ１５を介することなく、上記の如
くステム１４から直接ベース３１に伝熱されるため、半
導体レーザ素子１１からの熱のベース３１への伝熱性を
向上させることができる。特に、本実施形態例におい
て、ステム１４のキャップ１５と反対側の面は、その全
面がステム支持部２のステム支持面４に接触しているた
めに、半導体レーザ素子１１からの熱を非常に効率的に
ベース３１に伝熱させることができる。
【００４０】また、本実施形態例では、ベース３１は、
銅や銅タングステン合金等の熱伝導率の良好な材料によ
り形成されているために、ベース３１からペルチェモジ
ュール３２への伝熱性も向上させることができ、半導体
レーザ素子１１からの熱の外部への放熱性も、従来例に
比べて格段に向上させることができる。
銅や銅タングステン合金等の熱伝導率の良好な材料によ
り形成されているために、ベース３１からペルチェモジ
ュール３２への伝熱性も向上させることができ、半導体
レーザ素子１１からの熱の外部への放熱性も、従来例に
比べて格段に向上させることができる。
【００４１】したがって、本実施形態例によれば、半導
体レーザ素子１１の効率の低下を招くことなく、半導体
レーザ素子１１の高出力を得ることができるし、ベース
３１に固定されたペルチェモジュール３２によって半導
体レーザ素子の温度制御を的確に行なうことができ、従
来例のように、ペルチェモジュール３２による温度制御
が的確に行なわれないことに起因して、半導体レーザ素
子１１の消費電力およびペルチェモジュール３２の消費
電力の増大を招くこともなく、消費電力の小さい半導体
レーザモジュールとすることができる。
体レーザ素子１１の効率の低下を招くことなく、半導体
レーザ素子１１の高出力を得ることができるし、ベース
３１に固定されたペルチェモジュール３２によって半導
体レーザ素子の温度制御を的確に行なうことができ、従
来例のように、ペルチェモジュール３２による温度制御
が的確に行なわれないことに起因して、半導体レーザ素
子１１の消費電力およびペルチェモジュール３２の消費
電力の増大を招くこともなく、消費電力の小さい半導体
レーザモジュールとすることができる。
【００４２】さらに、本実施形態例によれば、半導体レ
ーザ素子１１から発生する熱がベース３１を通ってペル
チェモジュール３２側に流れる熱の経路上にサーミスタ
挿入孔２８を形成し、このサーミスタ挿入孔２８にサー
ミスタ３４を挿入しているので、サーミスタ３４によっ
て半導体レーザ素子１１の温度を正確に検出することが
できる。
ーザ素子１１から発生する熱がベース３１を通ってペル
チェモジュール３２側に流れる熱の経路上にサーミスタ
挿入孔２８を形成し、このサーミスタ挿入孔２８にサー
ミスタ３４を挿入しているので、サーミスタ３４によっ
て半導体レーザ素子１１の温度を正確に検出することが
できる。
【００４３】特に、従来例においては平板状に形成され
たベース３１の中央部の半導体レーザ素子１１から遠い
位置にサーミスタ３４が設けられていたために、半導体
レーザ素子１１の温度変化をサーミスタ３４によって迅
速にとらえることが困難であったのに対し、本実施形態
例においては、サーミスタ３４を、ベース３１の基部１
の中心軸Ｃ１とステム支持部２の中心軸Ｃ２との交点近
傍に設け、前記熱の経路上の半導体レーザ素子１１に近
い位置に設けることにより、半導体レーザ素子１１の温
度変化をサーミスタ３４によって非常に迅速、かつ、的
確にとらえることができる。
たベース３１の中央部の半導体レーザ素子１１から遠い
位置にサーミスタ３４が設けられていたために、半導体
レーザ素子１１の温度変化をサーミスタ３４によって迅
速にとらえることが困難であったのに対し、本実施形態
例においては、サーミスタ３４を、ベース３１の基部１
の中心軸Ｃ１とステム支持部２の中心軸Ｃ２との交点近
傍に設け、前記熱の経路上の半導体レーザ素子１１に近
い位置に設けることにより、半導体レーザ素子１１の温
度変化をサーミスタ３４によって非常に迅速、かつ、的
確にとらえることができる。
【００４４】したがって、本実施形態例によれば、サー
ミスタ３４の検出温度に基づくペルチェモジュール３２
の温度制御を半導体レーザ素子１１の温度変化に対応さ
せて非常に迅速に行なうことができ、半導体レーザ素子
１１の温度検出と温度制御の応答性を非常に良好にでき
るため、半導体レーザ素子１１の光出力と波長の安定性
が向上し、半導体レーザ素子１１の消費電力およびペル
チェモジュール３２の消費電力をより一層確実に低減す
ることができる。
ミスタ３４の検出温度に基づくペルチェモジュール３２
の温度制御を半導体レーザ素子１１の温度変化に対応さ
せて非常に迅速に行なうことができ、半導体レーザ素子
１１の温度検出と温度制御の応答性を非常に良好にでき
るため、半導体レーザ素子１１の光出力と波長の安定性
が向上し、半導体レーザ素子１１の消費電力およびペル
チェモジュール３２の消費電力をより一層確実に低減す
ることができる。
【００４５】図３には、本発明に係る半導体レーザモジ
ュールの第２実施形態例の要部構成が断面図により示さ
れている。本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほ
ぼ同様に構成されており、本第２実施形態例が上記第１
実施形態例と異なる特徴的なことは、ベース３１のステ
ム支持部２を基部１の略中央部に設けたことである。
ュールの第２実施形態例の要部構成が断面図により示さ
れている。本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほ
ぼ同様に構成されており、本第２実施形態例が上記第１
実施形態例と異なる特徴的なことは、ベース３１のステ
ム支持部２を基部１の略中央部に設けたことである。
【００４６】本第２実施形態例は以上のように構成され
ており、ステム支持部２をベース３１の基部１の略中央
部に設けることにより、ステム支持部２を通って基部１
に伝えられる熱が、同図の矢印Ｔに示すように、図の左
右両側に広がって伝達されることから、上記熱が基部１
のペルチェモジュール３２に固定される面３の方向（す
なわち、ペルチェモジュール３２の面に平行な面方向）
に広がりやすくすることができ、基部１の略中央部から
端部側に伝熱しやすくなる。
ており、ステム支持部２をベース３１の基部１の略中央
部に設けることにより、ステム支持部２を通って基部１
に伝えられる熱が、同図の矢印Ｔに示すように、図の左
右両側に広がって伝達されることから、上記熱が基部１
のペルチェモジュール３２に固定される面３の方向（す
なわち、ペルチェモジュール３２の面に平行な面方向）
に広がりやすくすることができ、基部１の略中央部から
端部側に伝熱しやすくなる。
【００４７】したがって、本第２実施形態例によれば、
半導体レーザ素子１１から発生した熱をベース３１から
ペルチェモジュール３２により一層効率的に伝熱するこ
とができ、この熱の放熱性もより一層向上させることが
できるし、ペルチェモジュール３２による半導体レーザ
素子１１の温度制御効果もより一層効果的に発揮するこ
とができる。そのため、本第２実施形態例によれば、半
導体レーザ素子１１の消費電力およびペルチェモジュー
ル３２の消費電力の増大を招くことなく、半導体レーザ
素子１１の高出力を得ることができ、より高温環境下で
動作可能な半導体レーザモジュールとすることができ
る。
半導体レーザ素子１１から発生した熱をベース３１から
ペルチェモジュール３２により一層効率的に伝熱するこ
とができ、この熱の放熱性もより一層向上させることが
できるし、ペルチェモジュール３２による半導体レーザ
素子１１の温度制御効果もより一層効果的に発揮するこ
とができる。そのため、本第２実施形態例によれば、半
導体レーザ素子１１の消費電力およびペルチェモジュー
ル３２の消費電力の増大を招くことなく、半導体レーザ
素子１１の高出力を得ることができ、より高温環境下で
動作可能な半導体レーザモジュールとすることができ
る。
【００４８】図４には、本発明に係る半導体レーザモジ
ュールの第３実施形態例の要部構成が断面図により示さ
れている。本第３実施形態例は上記第１実施形態例とほ
ぼ同様に構成されており、本第３実施形態例が上記第１
実施形態例と異なる特徴的なことは、ステム１４を貫通
する態様で素子固定ブロック１３を設け、該素子固定ブ
ロック１３の端面１８をベース３１のステム支持部２の
ステム支持面４に接触させたことである。
ュールの第３実施形態例の要部構成が断面図により示さ
れている。本第３実施形態例は上記第１実施形態例とほ
ぼ同様に構成されており、本第３実施形態例が上記第１
実施形態例と異なる特徴的なことは、ステム１４を貫通
する態様で素子固定ブロック１３を設け、該素子固定ブ
ロック１３の端面１８をベース３１のステム支持部２の
ステム支持面４に接触させたことである。
【００４９】すなわち、本第３実施形態例では、ステム
１４に貫通配設した素子固定ブロック１３の一端側に半
導体レーザ素子１１を設け、素子固定ブロック１３の他
端側をステム１４の貫通部５に固定して端面１８をベー
ス３１のステム支持部２に接触させており、端面１８は
接着剤等によってステム支持部２のステム支持面４に固
定している。
１４に貫通配設した素子固定ブロック１３の一端側に半
導体レーザ素子１１を設け、素子固定ブロック１３の他
端側をステム１４の貫通部５に固定して端面１８をベー
ス３１のステム支持部２に接触させており、端面１８は
接着剤等によってステム支持部２のステム支持面４に固
定している。
【００５０】なお、本実施形態例において、半導体レー
ザ素子１１の発振波長は１４６０ｎｍ以上１４９０ｎｍ
以下（１４８０ｎｍ帯）と成しており、半導体レーザ素
子１１は、例えばエルビウムドープ光ファイバ励起用と
して適用される高出力、高発熱の発光素子である。この
半導体レーザ素子１１から発生する熱の放熱性を確保す
るために、素子固定ブロック１３は、例えば銅、銅タン
グステン合金等の、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を
有する熱伝導率の良好な材料により作製されており、素
子固定ブロック１３は、鉄−ニッケル合金製のステム１
４よりも熱伝導率が大きく形成されている。
ザ素子１１の発振波長は１４６０ｎｍ以上１４９０ｎｍ
以下（１４８０ｎｍ帯）と成しており、半導体レーザ素
子１１は、例えばエルビウムドープ光ファイバ励起用と
して適用される高出力、高発熱の発光素子である。この
半導体レーザ素子１１から発生する熱の放熱性を確保す
るために、素子固定ブロック１３は、例えば銅、銅タン
グステン合金等の、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を
有する熱伝導率の良好な材料により作製されており、素
子固定ブロック１３は、鉄−ニッケル合金製のステム１
４よりも熱伝導率が大きく形成されている。
【００５１】本第３実施形態例は以上のように構成され
ており、本第３実施形態例においては、ステム１４を貫
通する態様で、ステム１４よりも熱伝導率が大きい素子
固定ブロック１３を設け、該素子固定ブロック１３の端
面１８をベース３１のステム支持部２に接触させたため
に、半導体レーザ素子１１から発生した熱は、ヒートシ
ンク１２と素子固定ブロック１３を順に通ってベース３
１のステム支持部２に伝えられる。
ており、本第３実施形態例においては、ステム１４を貫
通する態様で、ステム１４よりも熱伝導率が大きい素子
固定ブロック１３を設け、該素子固定ブロック１３の端
面１８をベース３１のステム支持部２に接触させたため
に、半導体レーザ素子１１から発生した熱は、ヒートシ
ンク１２と素子固定ブロック１３を順に通ってベース３
１のステム支持部２に伝えられる。
【００５２】このように、本第３実施形態例において
は、半導体レーザ素子１１から発生した熱を、ステム１
４を介さずに素子固定ブロック１３から直接ベース３１
に伝熱することができ、半導体レーザ素子１１から発生
した熱のベース３１への伝熱性を向上させることができ
る。また、本第３実施形態例において、素子固定ブロッ
ク１３およびベース３１は共に、熱伝導率が大きい銅や
銅タングステン合金等により形成されているために、半
導体レーザ素子１１から発生した熱のペルチェモジュー
ル３２への伝熱性を非常に高くすることができるし、こ
の熱の放熱性もより一層向上させることができる。
は、半導体レーザ素子１１から発生した熱を、ステム１
４を介さずに素子固定ブロック１３から直接ベース３１
に伝熱することができ、半導体レーザ素子１１から発生
した熱のベース３１への伝熱性を向上させることができ
る。また、本第３実施形態例において、素子固定ブロッ
ク１３およびベース３１は共に、熱伝導率が大きい銅や
銅タングステン合金等により形成されているために、半
導体レーザ素子１１から発生した熱のペルチェモジュー
ル３２への伝熱性を非常に高くすることができるし、こ
の熱の放熱性もより一層向上させることができる。
【００５３】したがって、本第３実施形態例によれば、
半導体レーザ素子１１の発振波長を１４６０ｎｍ以上１
４９０ｎｍ以下として非常に高出力としても、この高出
力で発熱量の大きな半導体レーザ素子１１からの熱を非
常に効率よく放熱することができ、半導体レーザ素子１
１の性能を高く維持することができる。
半導体レーザ素子１１の発振波長を１４６０ｎｍ以上１
４９０ｎｍ以下として非常に高出力としても、この高出
力で発熱量の大きな半導体レーザ素子１１からの熱を非
常に効率よく放熱することができ、半導体レーザ素子１
１の性能を高く維持することができる。
【００５４】そして、本第３実施形態例によれば、半導
体レーザ素子１１から上記波長帯の高出力のレーザ光を
安定的に出力することができるために、このレーザ光に
よってエルビウムドープ光ファイバを励起して大容量の
光通信等を行なえるようにすることができる。
体レーザ素子１１から上記波長帯の高出力のレーザ光を
安定的に出力することができるために、このレーザ光に
よってエルビウムドープ光ファイバを励起して大容量の
光通信等を行なえるようにすることができる。
【００５５】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上
記第１、第３実施形態例では、ステム支持部２をベース
３１の基部１上の一端側に設け、第２実施形態例では、
ステム支持部２をベース３１の基部１上の略中央側に設
けたが、ステム支持部２の配設位置は特に限定されるも
のではなく、適宜設定されるものである。ただし、上記
第２実施形態例のように、ステム支持部２をベース３１
の基部１の略中央側に設けると、ステム支持部２から基
部１に伝えられた熱を基部１の端部側に効率的に伝熱
し、この熱の放熱性を向上することができる。
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上
記第１、第３実施形態例では、ステム支持部２をベース
３１の基部１上の一端側に設け、第２実施形態例では、
ステム支持部２をベース３１の基部１上の略中央側に設
けたが、ステム支持部２の配設位置は特に限定されるも
のではなく、適宜設定されるものである。ただし、上記
第２実施形態例のように、ステム支持部２をベース３１
の基部１の略中央側に設けると、ステム支持部２から基
部１に伝えられた熱を基部１の端部側に効率的に伝熱
し、この熱の放熱性を向上することができる。
【００５６】また、上記第３実施形態例では、ステム１
４を貫通する態様で素子固定ブロック１３を設け、該素
子固定ブロック１３の一端側に半導体レーザ素子１１を
設けて他端側の端面１８をベース３１のステム支持部２
に接触させたが、例えば図５に示すように、素子固定ブ
ロック１３の他端側をステム１４から突出した突出部６
と成してもよい。この場合、該突出部６を嵌合するブロ
ック嵌合凹部７をステム支持部２に設けて、該ブロック
嵌合凹部７に素子固定ブロック１３の突出部６を嵌合
し、例えば接着剤等によって突出部６をブロック嵌合凹
部７に固定するとよい。
４を貫通する態様で素子固定ブロック１３を設け、該素
子固定ブロック１３の一端側に半導体レーザ素子１１を
設けて他端側の端面１８をベース３１のステム支持部２
に接触させたが、例えば図５に示すように、素子固定ブ
ロック１３の他端側をステム１４から突出した突出部６
と成してもよい。この場合、該突出部６を嵌合するブロ
ック嵌合凹部７をステム支持部２に設けて、該ブロック
嵌合凹部７に素子固定ブロック１３の突出部６を嵌合
し、例えば接着剤等によって突出部６をブロック嵌合凹
部７に固定するとよい。
【００５７】このように半導体レーザモジュールを構成
すると、素子固定ブロック１３とステム支持部２との接
触面積を上記第３実施形態例よりもさらに大きくするこ
とができるために、より一層半導体レーザ素子１１から
の熱の伝熱性および放熱性を向上させることができる。
すると、素子固定ブロック１３とステム支持部２との接
触面積を上記第３実施形態例よりもさらに大きくするこ
とができるために、より一層半導体レーザ素子１１から
の熱の伝熱性および放熱性を向上させることができる。
【００５８】さらに、上記各実施形態例では、ステム１
４の半導体レーザ素子１１配設側と反対側の面をベース
３１のステム支持部２のステム支持面４に当接させてス
テム１４をステム支持部２に固定したが、図６に示すよ
うに、ステム支持部２にステム嵌合凹部８を設け、該ス
テム嵌合凹部８にステム１４を嵌合固定してもよい。こ
のようにすると、内部モジュール３０のベース３１への
固定をより一層確実に行なうことができるし、半導体レ
ーザ素子１１から発生した熱の伝熱性および放熱性もよ
り一層向上させることができる。
４の半導体レーザ素子１１配設側と反対側の面をベース
３１のステム支持部２のステム支持面４に当接させてス
テム１４をステム支持部２に固定したが、図６に示すよ
うに、ステム支持部２にステム嵌合凹部８を設け、該ス
テム嵌合凹部８にステム１４を嵌合固定してもよい。こ
のようにすると、内部モジュール３０のベース３１への
固定をより一層確実に行なうことができるし、半導体レ
ーザ素子１１から発生した熱の伝熱性および放熱性もよ
り一層向上させることができる。
【００５９】さらに、上記各実施形態例では、ベース３
１のステム支持部２を、基部１上に垂直に立設したが、
ステム支持部２は必ずしも基部１に垂直に立設するとは
限らず、多少斜めに傾いていてもよい。
１のステム支持部２を、基部１上に垂直に立設したが、
ステム支持部２は必ずしも基部１に垂直に立設するとは
限らず、多少斜めに傾いていてもよい。
【００６０】また、例えば図７の（ａ）に示すように、
ステム支持部２を省略してベース３１を形成してもよ
い。この場合は、例えば同図の（ｂ）に示すように、ス
テム１４の円柱形状の下部側に切り欠きを形成し、ステ
ム１４の下面３６を平坦面とすると、ステム１４をベー
ス３１に安定的に支持固定することができるし、半導体
レーザ素子１１から発生した熱のベース３１への伝熱性
を向上できる。
ステム支持部２を省略してベース３１を形成してもよ
い。この場合は、例えば同図の（ｂ）に示すように、ス
テム１４の円柱形状の下部側に切り欠きを形成し、ステ
ム１４の下面３６を平坦面とすると、ステム１４をベー
ス３１に安定的に支持固定することができるし、半導体
レーザ素子１１から発生した熱のベース３１への伝熱性
を向上できる。
【００６１】なお、上記各実施形態例のようにステム支
持部２を設けてベース３１を形成する場合も、図７の
（ｂ）に示したようにステム１４の下面３６を平坦面と
すると、ステム１４をベース３１により一層安定的に支
持固定することができるし、半導体レーザ素子１１から
発生した熱のステム１４からベース３１の基部１への伝
熱性をより一層向上させることができる。また、レーザ
ダイオードモジュールの厚さを薄くできることにより、
小型化して有利という効果もある。
持部２を設けてベース３１を形成する場合も、図７の
（ｂ）に示したようにステム１４の下面３６を平坦面と
すると、ステム１４をベース３１により一層安定的に支
持固定することができるし、半導体レーザ素子１１から
発生した熱のステム１４からベース３１の基部１への伝
熱性をより一層向上させることができる。また、レーザ
ダイオードモジュールの厚さを薄くできることにより、
小型化して有利という効果もある。
【００６２】さらに、上記各実施形態例では、ステム１
４にキャップ１５を溶接固定して形成される気密空間内
に半導体レーザ素子１１を設ける構成としたが、キャッ
プ１５を省略し、ステム１４にレンズホルダ２０を溶接
固定してもよい。なお、この場合も、レンズ２１の配設
位置を適切にすることにより、半導体レーザ素子１１か
らのレーザ光を光ファイバ２４に受光させることができ
る。
４にキャップ１５を溶接固定して形成される気密空間内
に半導体レーザ素子１１を設ける構成としたが、キャッ
プ１５を省略し、ステム１４にレンズホルダ２０を溶接
固定してもよい。なお、この場合も、レンズ２１の配設
位置を適切にすることにより、半導体レーザ素子１１か
らのレーザ光を光ファイバ２４に受光させることができ
る。
【００６３】さらに、上記各実施形態例では、半導体レ
ーザ素子１１と光ファイバ２４との光学結合手段として
レンズ２１を設けたが、例えば光ファイバ２４を先球フ
ァイバ等により形成し、このファイバ先端側を前記光学
結合手段としてもよいし、光学結合手段として公知の様
々な手段を適用することができる。
ーザ素子１１と光ファイバ２４との光学結合手段として
レンズ２１を設けたが、例えば光ファイバ２４を先球フ
ァイバ等により形成し、このファイバ先端側を前記光学
結合手段としてもよいし、光学結合手段として公知の様
々な手段を適用することができる。
【００６４】
【発明の効果】本発明によれば、ステムに取り付けられ
た半導体レーザ素子と、レーザ光受光用の光ファイバ
と、レーザ光を光ファイバに結合させる光結合手段とを
有する内部モジュールを、少なくとも前記ステムをベー
スに接触させて固定したために、半導体レーザ素子から
発生した熱を、（例えば従来の半導体レーザモジュール
のようにステムに取り付けられたキャップを介すること
なく）ステムから直接ベースに伝熱することができ、半
導体レーザ素子から発生した熱のベースへの伝熱性およ
びこの熱の外部への放熱性を向上させることができる。
た半導体レーザ素子と、レーザ光受光用の光ファイバ
と、レーザ光を光ファイバに結合させる光結合手段とを
有する内部モジュールを、少なくとも前記ステムをベー
スに接触させて固定したために、半導体レーザ素子から
発生した熱を、（例えば従来の半導体レーザモジュール
のようにステムに取り付けられたキャップを介すること
なく）ステムから直接ベースに伝熱することができ、半
導体レーザ素子から発生した熱のベースへの伝熱性およ
びこの熱の外部への放熱性を向上させることができる。
【００６５】したがって、本発明によれば、半導体レー
ザ素子の効率の低下を招くことなく、半導体レーザ素子
の高出力を得ることができるし、ベースに固定されたペ
ルチェモジュールによって半導体レーザ素子の温度制御
を的確に行なうことができるために、半導体レーザ素子
の消費電力およびペルチェモジュールの消費電力の増大
を招くことなく、消費電力の小さい半導体レーザモジュ
ールとすることができる。
ザ素子の効率の低下を招くことなく、半導体レーザ素子
の高出力を得ることができるし、ベースに固定されたペ
ルチェモジュールによって半導体レーザ素子の温度制御
を的確に行なうことができるために、半導体レーザ素子
の消費電力およびペルチェモジュールの消費電力の増大
を招くことなく、消費電力の小さい半導体レーザモジュ
ールとすることができる。
【００６６】また、前記ベースはペルチェモジュールに
固定される面を有する基部と、該基部上に立設したステ
ム支持部とを有し、該ステム支持部にステムが接触した
状態で該ステムがステム支持部に支持されている第２の
発明の構成を備えたものによれば、ステム支持部にステ
ムを接触させることにより、前記熱の伝熱性および放熱
性をより一層向上させることができる。そのため、半導
体レーザ素子の消費電力およびペルチェモジュールの消
費電力をより一層低減して高出力を得ることができる。
固定される面を有する基部と、該基部上に立設したステ
ム支持部とを有し、該ステム支持部にステムが接触した
状態で該ステムがステム支持部に支持されている第２の
発明の構成を備えたものによれば、ステム支持部にステ
ムを接触させることにより、前記熱の伝熱性および放熱
性をより一層向上させることができる。そのため、半導
体レーザ素子の消費電力およびペルチェモジュールの消
費電力をより一層低減して高出力を得ることができる。
【００６７】さらに、前記ステム支持部をベースの基部
の略中央部に設けた構成の発明によれば、ベースのステ
ム支持部から基部へ伝わった熱を、基部のペルチェモジ
ュールに固定される面方向（通常ペルチェモジュールの
面に平行な面方向）に広がりやすくすることができ、半
導体レーザ素子から発生した熱のベースにおける伝熱性
を向上させ、この熱の放熱性をより一層向上させること
ができる。したがって、この発明によれば、半導体レー
ザ素子およびペルチェモジュールの消費電力をさらに低
減でき、より高温環境下で動作可能な半導体レーザモジ
ュールとすることができる。
の略中央部に設けた構成の発明によれば、ベースのステ
ム支持部から基部へ伝わった熱を、基部のペルチェモジ
ュールに固定される面方向（通常ペルチェモジュールの
面に平行な面方向）に広がりやすくすることができ、半
導体レーザ素子から発生した熱のベースにおける伝熱性
を向上させ、この熱の放熱性をより一層向上させること
ができる。したがって、この発明によれば、半導体レー
ザ素子およびペルチェモジュールの消費電力をさらに低
減でき、より高温環境下で動作可能な半導体レーザモジ
ュールとすることができる。
【００６８】さらに、前記ステム支持部にはステム嵌合
凹部が設けられ、該ステム嵌合凹部にステムが嵌合固定
されている構成の発明によれば、半導体レーザ素子から
の熱をステムからベースへより一層効率的に伝熱するこ
とができ、この熱の放熱性を向上させることができるの
で、半導体レーザ素子およびペルチェモジュールの消費
電力をさらに低減でき、しかも、ステムのベースへの固
定をより一層安定的に行なうことができる。
凹部が設けられ、該ステム嵌合凹部にステムが嵌合固定
されている構成の発明によれば、半導体レーザ素子から
の熱をステムからベースへより一層効率的に伝熱するこ
とができ、この熱の放熱性を向上させることができるの
で、半導体レーザ素子およびペルチェモジュールの消費
電力をさらに低減でき、しかも、ステムのベースへの固
定をより一層安定的に行なうことができる。
【００６９】さらに、ステムを貫通する素子固定ブロッ
クを設けて該素子固定ブロックの一端側に半導体レーザ
素子を設け、前記素子固定ブロックの他端側はステムの
貫通部に固定してベースのステム支持部に接触させた第
５の発明によれば、半導体レーザ素子から発生した熱
を、素子固定ブロックから直接ベースに伝熱することが
できるので、半導体レーザ素子から発生した熱のベース
への伝熱性およびこの熱の外部への放熱性をさらに向上
させることができる。したがって、この発明によれば、
半導体レーザ素子およびペルチェモジュールの消費電力
をさらに低減でき、より高温環境下で動作可能な半導体
レーザモジュールとすることができる。
クを設けて該素子固定ブロックの一端側に半導体レーザ
素子を設け、前記素子固定ブロックの他端側はステムの
貫通部に固定してベースのステム支持部に接触させた第
５の発明によれば、半導体レーザ素子から発生した熱
を、素子固定ブロックから直接ベースに伝熱することが
できるので、半導体レーザ素子から発生した熱のベース
への伝熱性およびこの熱の外部への放熱性をさらに向上
させることができる。したがって、この発明によれば、
半導体レーザ素子およびペルチェモジュールの消費電力
をさらに低減でき、より高温環境下で動作可能な半導体
レーザモジュールとすることができる。
【００７０】さらに、前記素子固定ブロックの他端側は
ステムから突出した突出部と成し、該突出部を嵌合する
ブロック嵌合凹部がステム支持部に設けられ、該ステム
支持部のブロック嵌合凹部に前記素子固定ブロックの突
出部が嵌合している第６の発明によれば、半導体レーザ
素子から発生した熱のベースへの伝熱性をさらにより一
層向上させることができ、この熱の放熱性も向上させる
ことができるので、半導体レーザ素子およびペルチェモ
ジュールの消費電力をさらに低減できる。
ステムから突出した突出部と成し、該突出部を嵌合する
ブロック嵌合凹部がステム支持部に設けられ、該ステム
支持部のブロック嵌合凹部に前記素子固定ブロックの突
出部が嵌合している第６の発明によれば、半導体レーザ
素子から発生した熱のベースへの伝熱性をさらにより一
層向上させることができ、この熱の放熱性も向上させる
ことができるので、半導体レーザ素子およびペルチェモ
ジュールの消費電力をさらに低減できる。
【００７１】さらに、前記素子固定ブロックの熱伝導率
をステムの熱伝導率よりも大きくすることにより、上記
第５、第６の発明の効果を非常に確実に発揮することが
できる。
をステムの熱伝導率よりも大きくすることにより、上記
第５、第６の発明の効果を非常に確実に発揮することが
できる。
【００７２】さらに、ベースには、半導体レーザ素子か
ら発生する熱がベースを通ってペルチェモジュール側に
流れる熱の経路上に温度センサが設けられている構成の
発明によれば、温度センサによって半導体レーザ素子の
温度を迅速に検出することができ、この検出温度に基づ
いて行われるペルチェモジュールによる温度制御を迅速
に行なえるため、半導体レーザ素子の温度検出と温度制
御の応答性を良好にして、光出力と波長が安定化すると
同時に、半導体レーザ素子およびペルチェモジュールの
消費電力をより一層低減できる。
ら発生する熱がベースを通ってペルチェモジュール側に
流れる熱の経路上に温度センサが設けられている構成の
発明によれば、温度センサによって半導体レーザ素子の
温度を迅速に検出することができ、この検出温度に基づ
いて行われるペルチェモジュールによる温度制御を迅速
に行なえるため、半導体レーザ素子の温度検出と温度制
御の応答性を良好にして、光出力と波長が安定化すると
同時に、半導体レーザ素子およびペルチェモジュールの
消費電力をより一層低減できる。
【００７３】さらに、前記半導体レーザ素子の発振波長
を１４６０ｎｍ以上１４９０ｎｍ以下とした構成の発明
によれば、上記各発明による半導体レーザ素子からの熱
の放熱性向上効果によって、半導体レーザ素子からの熱
を効率的に放熱できるために、上記波長帯の高出力のレ
ーザ光を安定的に出力することができ、このレーザ光に
よってエルビウムドープ光ファイバを励起して大容量の
光通信等を行なえるようにすることができる。
を１４６０ｎｍ以上１４９０ｎｍ以下とした構成の発明
によれば、上記各発明による半導体レーザ素子からの熱
の放熱性向上効果によって、半導体レーザ素子からの熱
を効率的に放熱できるために、上記波長帯の高出力のレ
ーザ光を安定的に出力することができ、このレーザ光に
よってエルビウムドープ光ファイバを励起して大容量の
光通信等を行なえるようにすることができる。
【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの第１実
施形態例を示す要部構成図である。
施形態例を示す要部構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザモジュールの第２実
施形態例を断面図により示す要部構成図である。
施形態例を断面図により示す要部構成図である。
【図４】本発明に係る半導体レーザモジュールの第３実
施形態例を断面図により示す要部構成図である。
施形態例を断面図により示す要部構成図である。
【図５】本発明に係る半導体レーザモジュールの他の実
施形態例を断面図により示す要部構成図である。
施形態例を断面図により示す要部構成図である。
【図６】本発明に係る半導体レーザモジュールのさらに
他の実施形態例を断面図により示す要部構成図である。
他の実施形態例を断面図により示す要部構成図である。
【図７】本発明に係る半導体レーザモジュールのさらに
また他の実施形態例を断面図により示す要部構成図
（ａ）と、この半導体レーザモジュールに適用されるス
テム断面構成を示す説明図（ｂ）である。
また他の実施形態例を断面図により示す要部構成図
（ａ）と、この半導体レーザモジュールに適用されるス
テム断面構成を示す説明図（ｂ）である。
【図８】従来の半導体レーザモジュールの一例を断面図
により示す説明図である。
により示す説明図である。
１ 基部 ２ ステム支持部 ３ 面 ４ ステム支持面 ５ 貫通部 ６ 突出部 ７ ブロック嵌合凹部 ８ ステム嵌合凹部 １０ 半導体レーザ素子ユニット １１ 半導体レーザ素子 １３ 素子固定ブロック １４ ステム ２１ レンズ ２４ 光ファイバ ３０ 内部モジュール ３１ ベース ３３ パッケージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯塚 晋一郎 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 DA03 DA06 DA38 5F073 AB27 AB28 FA02 FA07 FA25 GA23
Claims (9)
- 【請求項１】 ステムに取り付けられた半導体レーザ素
子と、該半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を受
光する光ファイバと、前記半導体レーザ素子と前記光フ
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光ファイバに光学的に結合する光結
合手段とを有する内部モジュールと；該内部モジュール
を冷却する機能を備えたペルチェモジュールと；該ペル
チェモジュール上に固定されて前記内部モジュールを支
持するベースと；前記内部モジュールと前記ベースと前
記ペルチェモジュールを収容するパッケージとを有し、
該パッケージに形成された光ファイバ導出穴から前記光
ファイバのレーザ光受光側と反対側の端部側がパッケー
ジ外部に導出されている半導体レーザモジュールであっ
て、前記内部モジュールは少なくとも前記ステムを前記
ベースに接触させて固定されていることを特徴とする半
導体レーザモジュール。 - 【請求項２】 ベースはペルチェモジュールに固定され
る面を有する基部と、該基部上に立設したステム支持部
とを有し、該ステム支持部にステムが接触した状態で該
ステムがステム支持部に支持されていることを特徴とす
る請求項１記載の半導体レーザモジュール。 - 【請求項３】 ステム支持部はベースの基部の略中央部
に設けられていることを特徴とする請求項２記載の半導
体レーザモジュール。 - 【請求項４】 ステム支持部にはステム嵌合凹部が設け
られ、該ステム嵌合凹部にステムが嵌合固定されている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の半導体レ
ーザモジュール。 - 【請求項５】 ステムを貫通する素子固定ブロックが設
けられて該素子固定ブロックの一端側に半導体レーザ素
子が設けられ、前記素子固定ブロックの他端側はステム
の貫通部に固定されてベースのステム支持部に接触して
いることを特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項
４記載の半導体レーザモジュール。 - 【請求項６】 素子固定ブロックの他端側はステムから
突出した突出部と成し、該突出部を嵌合するブロック嵌
合凹部がステム支持部に設けられ、該ステム支持部のブ
ロック嵌合凹部に前記素子固定ブロックの突出部が嵌合
していることを特徴とする請求項５記載の半導体レーザ
モジュール。 - 【請求項７】 素子固定ブロックの熱伝導率をステムの
熱伝導率よりも大きくしたことを特徴とする請求項５又
は請求項６記載の半導体レーザモジュール。 - 【請求項８】 ベースには、半導体レーザ素子から発生
する熱がベースを通ってペルチェモジュール側に流れる
熱の経路上に温度センサが設けられていることを特徴と
する請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の半導
体レーザモジュール。 - 【請求項９】 半導体レーザ素子の発振波長を１４６０
ｎｍ以上１４９０ｎｍ以下としたことを特徴とする請求
項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の半導体レーザ
モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000096940A JP4609818B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体レーザモジュール |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000096940A JP4609818B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体レーザモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284700A true JP2001284700A (ja) | 2001-10-12 |
| JP4609818B2 JP4609818B2 (ja) | 2011-01-12 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000096940A Expired - Fee Related JP4609818B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 半導体レーザモジュール |
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|---|---|
| US (1) | US20020031150A1 (ja) |
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