JP2001291927A - 半導体レーザモジュール - Google Patents

半導体レーザモジュール

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JP2001291927A
JP2001291927A JP2001017193A JP2001017193A JP2001291927A JP 2001291927 A JP2001291927 A JP 2001291927A JP 2001017193 A JP2001017193 A JP 2001017193A JP 2001017193 A JP2001017193 A JP 2001017193A JP 2001291927 A JP2001291927 A JP 2001291927A
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semiconductor laser
optical fiber
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module
fixing means
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JP2001017193A
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Etsuji Katayama
悦治 片山
Yuichiro Irie
雄一郎 入江
Jun Miyokawa
純 三代川
Akira Mugino
明 麦野
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光出力を増加させることができる半導体レー
ザモジュールを提供する。 【解決手段】 半導体レーザ素子１と、該半導体レーザ
素子１から発するレーザ光を受光する光ファイバ２と、
前記半導体レーザ素子１の光出力をモニターするフォト
ダイオード３とを備えた半導体レーザモジュールにおい
て、光ファイバ２はその先端に楔型のレンズを形成して
なるレンズドファイバとし、フォトダイオード３を半導
体レーザ素子１のレーザ光受光端部２ａ近傍に設置し、
反射面２ａ １からの反射光を受光して半導体レーザ素子
１の光出力をモニターする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信などに用い
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】光通信に用いる光ファイバ用アンプの励
起光源等として、高出力の半導体レーザモジュールの開
発が進められている。
【０００３】従来の半導体レーザモジュールは、例えば
図６に示すように、半導体レーザ素子１と、該半導体レ
ーザ素子１から発するレーザ光を受光する光ファイバ２
と、半導体レーザ素子１の光出力をモニターするフォト
ダイオード３とをパッケージ１０内に収容して形成され
ている。
【０００４】半導体レーザ素子１は、その前端面１ａ
（出射端面）側で光ファイバ２に光接続し、後端面１ｂ
（反射端面）側でフォトダイオード３に対向している。
この半導体レーザ素子１の前端面１ａには反射率が例え
ば数％程度の反射防止膜が設けられ、後端面１ｂには反
射率が例えば９０％程度の反射膜が設けられている。
【０００５】半導体レーザ素子１はヒートシンク９と固
定部品５を介してベース６に固定され、前記フォトダイ
オード３はフォトダイオード固定部品８によりベース
（ベース部品）６に固定されている。
【０００６】図６に示す半導体レーザモジュールにおい
ては、前記光ファイバ２の長手方向に互いに間隔を介し
てフェルール１１ａ，１１ｂが設けられており、これら
のフェルール１１ａ，１１ｂに光ファイバ２が挿通固定
されている。光ファイバ２は、フェルール１１ａを介し
て固定部品４によりベースに固定されている。フェルー
ル１１ａは光ファイバ支持手段として機能するものであ
り、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金であるコバール（商
標）により形成されている。
【０００７】前記ベース６はサーモモジュール７上に固
定されており、サーモモジュール７はパッケージ１０の
底板１０ａ上に搭載されている。なお、サーモモジュー
ル７は、一般に、同図に示すように、ベース側板材１７
と、底板側板材１８と、これら板材１７，１８に狭着さ
れるペルチェクーラ（ペルチェ素子）１９とを有してお
り、サーモモジュール７のベース側板材１７と底板側板
材１８は共にＡｌ２Ｏ ３により形成されている。また、
前記フェルール１１ｂはパッケージ１０の側壁に固定さ
れている。
【０００８】上記半導体レーザモジュールにおいて、半
導体レーザ素子１と光ファイバ２とは調心されており、
半導体レーザ素子１の前端面１ａから出射されたレーザ
光を光ファイバ２で受光して光ファイバ２内を伝送し、
所望の用途に供される。
【０００９】また、上記半導体レーザモジュールにおい
て、半導体レーザ素子１の後端面１ｂからの光出力をフ
ォトダイオード３でモニターし、半導体レーザ素子１の
前端面１ａからの光出力を制御している。言い換える
と、フォトダイオード３のモニターに基づくレーザ光出
力の制御により、光ファイバ２の出射端面からの出力を
制御している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の半導
体レーザモジュールでは、半導体レーザ素子１の後端面
１ｂからの光出力をフォトダイオード３でモニターする
ため、半導体レーザ素子１の後端面１ｂからある程度の
強度を持った光を出射させ、この光をフォトダイオード
３の受光面に到達させる必要がある。そのために、通
常、半導体レーザ素子１の後端面１ｂの反射率を、例え
ば９０％以下にするといったように、ある程度意図的に
低下させている。
【００１１】しかしながら、半導体レーザ素子１の後端
面１ｂ（反射端面）の反射率を低下させると、半導体レ
ーザ素子１の前端面１ａからの光出力が低下して、半導
体レーザモジュール自体からの光出力が低下するという
問題があった。
【００１２】また、近年、半導体レーザモジュールの光
ファイバ２にファイバグレーティングを形成した構成が
提案されている。このファイバグレーティングは、半導
体レーザ素子１から発せられて光ファイバ２に入射され
るレーザ光のうち設定波長の光のみを反射する回折格子
として機能するものであり、光ファイバ２にファイバグ
レーティング等の回折格子を形成することにより、半導
体レーザモジュールの出力波長を安定させる。
【００１３】しかしながら、この構成においては、光フ
ァイバ２の配置状態の変化により、回折格子によって波
長選択された反射光の偏波方向が変動するので、偏波方
向が変動した戻り光が、光ファイバ２を通して半導体レ
ーザ素子１の前端面１ａから半導体レーザ素子１に帰還
されると、半導体レーザ素子１の前端面１ａおよび後端
面１ｂからの光出力の大きさが変動する。特に、半導体
レーザ素子１の後端面１ｂからの出射光は、上記のよう
な外乱による光出力の変動量が前端面１ａからの出射光
に比べて大きい。
【００１４】したがって、光ファイバ２にファイバグレ
ーティングを形成した構成を有する半導体レーザモジュ
ールにおいては、従来のように、半導体レーザ素子１の
後端面１ｂからの光出力を受光して、その光量に対応す
る電流（モニター電流）を半導体レーザ素子１の前端面
１ａからの光出力の制御に適用しても、モニター電流の
変動が大きいので、半導体レーザ素子１の前端面１ａか
らの光出力を一定に制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉ
ｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を正確に行なうこと
は困難だった。
【００１５】本発明は上記問題点を解決すべくなされた
ものであり、その目的は、光出力を一定に制御すること
ができる高出力の半導体レーザモジュールを提供するこ
とにある。
【００１６】
【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、半導体
レーザ素子と、該半導体レーザ素子から発するレーザ光
を受光する光ファイバと、前記半導体レーザ素子の光出
力をモニターするフォトダイオードとを備えた半導体レ
ーザモジュールにおいて、前記フォトダイオードは前記
光ファイバのレーザ光受光端部における散乱光を受光し
て半導体レーザ素子の光出力をモニターする構成をもっ
て課題を解決する手段としている。
【００１７】また、第２の発明は、上記第１の発明の構
成に加え、前記半導体レーザ素子の光ファイバと反対側
の端面の反射率を９５％以上とした構成をもって課題を
解決する手段としている。
【００１８】さらに、第３の発明は、上記第１又は第２
の発明の構成に加え、前記光ファイバのレーザ光受光端
部側がレンズ形状に形成されており、半導体レーザ素子
から発する光を直接レーザ光受光端部に光結合した構成
をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】さらに、第４の発明は、上記第１又は第２
又は第３の発明の構成に加え、前記光ファイバは、半導
体レーザ素子から発せられて光ファイバに入射されるレ
ーザ光のうち設定波長の光のみを反射する回折格子を有
している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２０】さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４
のいずれか一つに記載の発明の構成に加え、前記半導体
レーザ素子と光ファイバはベース上に搭載され、前記光
ファイバは固定手段により前記ベースに固定されてお
り、該ベースはサーモモジュール上に搭載されており、
フォトダイオード、前記半導体レーザ素子、前記光ファ
イバ、前記固定手段、前記ベース、前記サーモモジュー
ルを収容するパッケージを有し、該パッケージの底板に
前記サーモモジュールが搭載され、該サーモモジュール
は、ベース側板材と、底板側板材と、これら板材に狭着
されるペルチェクーラとを有し、前記ベースは前記サー
モモジュール上に接触させて配置されて前記半導体レー
ザ素子を搭載するレーザ素子搭載部材と、該レーザ素子
搭載部材の半導体レーザ素子搭載領域を避けた位置に配
置されて前記固定手段を搭載する固定手段搭載部材とを
有して構成され、前記レーザ素子搭載部材は前記固定手
段搭載部材の線膨張係数と前記サーモモジュールのベー
ス側板材の線膨張係数との間の範囲内の線膨張係数を有
する材質により形成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６の発明は、上記第１乃至第４
のいずれか一つに記載の発明の構成に加え、前記半導体
レーザ素子と光ファイバはベース上に搭載され、前記光
ファイバは固定手段により両側部がわから挟持されて前
記ベースに固定されており、フォトダイオード、前記半
導体レーザ素子、前記光ファイバ、前記ベース、前記固
定手段を収容するパッケージを有し、該パッケージの底
板にサーモモジュールが搭載され、該サーモモジュール
上に前記ベースが搭載されており、該ベースには前記固
定手段を搭載する固定手段搭載部が形成され、該固定手
段搭載部と前記固定手段とをレーザ溶接してなる第１の
レーザ溶接部と、前記固定手段と前記光ファイバ支持手
段とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部とは、前
記パッケージの底板に対し垂直な方向の高さが略同じ高
さに形成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。
【００２２】さらに、第７の発明は、上記第１乃至第６
のいずれか一つに記載の発明の構成に加え、前記半導体
レーザ素子と光ファイバはベース上に搭載され、前記光
ファイバは固定手段により前記ベースに固定されてお
り、該ベースはサーモモジュール上に搭載されており、
前記ベースには半導体レーザ素子におけるレーザ光の出
射端面と光ファイバにおけるレーザ光受光端部によって
挟まれる光結合部の側部両側に壁部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。
【００２３】第８の発明は、上記第１乃至第７の発明の
構成に加え、半導体レーザ素子と光ファイバはベース上
に搭載され、該ベースはサーモモジュール上に搭載さ
れ、フォトダイオード、前記半導体レーザ素子、前記光
ファイバ、前記ベース、前記サーモモジュールを収容す
るパッケージを有し、該パッケージの底板に前記サーモ
モジュールが搭載され、該サーモモジュールは、ベース
側板材と、底板側板材と、これら板材に狭着されるペル
チェクーラとを有しており、前記ベース側板材および底
板側板材の線膨張係数と前記パッケージ底板の線膨張係
数との差が１×１０−６／Ｋ以下である構成をもって課
題を解決する手段としている。
【００２４】上記構成の本発明において、光ファイバの
レーザ光受光端部には反射面が形成され、フォトダイオ
ードは、光ファイバのレーザ光受光端部で反射されたレ
ーザ光（散乱光）を受光して、半導体レーザ素子の光出
力をモニターするため、従来のように、半導体レーザ素
子の後端面（光ファイバ側と反対側の端面）から光を出
す必要はなくなる。
【００２５】従って、本発明の半導体レーザモジュール
は、半導体レーザ素子の後端面の反射率を高くすること
ができるので、半導体レーザ素子の光出力を増加させ、
半導体レーザモジュール自体の出力を増加させることが
できる。
【００２６】また、半導体レーザモジュールにおいて、
例えば光ファイバに、レーザ光のうち設定波長の光のみ
を反射するファイバグレーティング等の回折格子を形成
した場合、レーザ出力波長を安定化できる反面、回折格
子からの反射光の大きさや偏波方向が変動するような戻
り光が生じる可能性があり、それにより半導体レーザ素
子の光出力が変動する可能性がある。しかし、その場合
でも、半導体レーザ素子の光ファイバ側に向けて発する
光出力の変動量は、半導体レーザ素子の後端面からの出
射光の変動量に比べて小さいので、前記ＡＰＣ制御がし
やすくなる。
【００２７】したがって、本発明の半導体レーザモジュ
ールは、光出力が一定で高出力の半導体レーザモジュー
ルとすることが可能となる。
【００２８】また、光ファイバのレーザ光受光端部にレ
ンズ（例えば楔型のレンズや球面レンズ等）を形成し、
このレンズドファイバにレーザ光を直接結合する構成と
すると、半導体レーザ素子からの集光効率が向上し、半
導体レーザモジュールの出力を一段と増加する。
【００２９】また、レンズド形状が楔型であると、加工
が比較的容易となり、また、端面の発光強度分布が等方
的でない（例えば楕円形の）半導体レーザ素子にも、集
光効率よく対応することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【００３１】図１は、本発明に係る半導体レーザモジュ
ールの第１実施形態例の断面側面図である。図１におい
て、図６に示した従来例と同一名称部分には同一符号が
示してあり、その説明は省略又は簡略化する。
【００３２】図１において、光ファイバ２は先端にレン
ズが形成された（レンズ形状に加工された）、いわゆる
レンズド光ファイバである。光ファイバ２のレーザ光受
光端部２ａは、図２の（ａ）、（ｂ）に示すように、楔
型の形状に形成されている。レンズを形成する斜面は、
レーザ光を集光するレンズ効果を有すると共に、受光す
るレーザ光の一部を反射する反射面２ａ１，２ａ２と成
している。光ファイバ２のレーザ光受光端部２ａの曲率
半径Ｒは例えば３〜１０μｍ、楔角度θは６０°程度で
ある。
【００３３】上記のように、レーザ光受光端部２ａの形
状が楔型のレンズ形状の光ファイバ２は、半導体レーザ
素子１との光結合を大きく損なうことなく、半導体レー
ザ素子１の出力光の一部を反射面２ａ１，２ａ２で反射
させることができる。
【００３４】本実施形態例において、光ファイバ２は楔
型のレンズの楔角度θを２等分する面（仮想面）Ｈがベ
ース６に水平になるように配置され、フェルール１１ａ
を介して固定部品４上に固定されている。そして、フォ
トダイオード３は楔型のレンズの下側、すなわち、前記
反射面２ａ１に対向する側に配置されている。
【００３５】本実施形態が従来例と異なる特徴的なこと
は、フォトダイオード３が光ファイバ２のレーザ光受光
端部２ａでの反射による散乱光を直接（ダイレクトに）
受光して半導体レーザ素子１の光出力をモニターする構
成としたことである。すなわち、本実施形態例では、フ
ォトダイオード３が光ファイバ２の端部２ａの下側近傍
に設置されており、半導体レーザ素子１の前端面１ａ
（出射端面）からの出射光が光ファイバ２のレーザ光受
光端部２ａの下側の端面である反射面２ａ1 で部分的に
反射し、その反射光がフォトダイオード３で受光され
る。
【００３６】また、本実施形態例では、この構成によ
り、半導体レーザ素子１の後端面１ｂ（反射端面）から
モニター用の光が出射する必要はなくなるので、半導体
レーザ素子１の後端面１ｂの反射率を９５％以上として
いる。
【００３７】本実施形態例の上記以外の構成は図６に示
した従来の半導体レーザモジュールと同様に構成されて
おり、本実施形態例の半導体レーザモジュールも従来の
半導体レーザモジュールと同様に、半導体レーザ素子１
の前端面１ａから出射されたレーザ光を光ファイバ２で
受光して光ファイバ２内を伝送する。しかし、本実施形
態例では、フォトダイオードは、光ファイバ２のレーザ
光受光端部２ａの反射面２ａ１で反射した光出力を受光
して、半導体レーザ素子１の光出力をモニターする。
【００３８】そして、本実施形態例の半導体レーザモジ
ュールは、このモニター結果に基づいて、半導体レーザ
素子１の光出力の制御が行なわれる。そのため、本実施
形態例の半導体レーザモジュールは、従来のように、半
導体レーザ素子１の後端面１ｂから光を出す必要はな
い。したがって、本実施形態例の半導体レーザモジュー
ルは、半導体レーザ素子１の後端面１ｂの反射率を９５
％以上、好ましくは略１００％とすることができるの
で、半導体レーザ素子１の光出力を増加させ、半導体レ
ーザモジュール自体の出力を増加させることができる。
【００３９】また、本実施形態例では、光ファイバ２の
レーザ光受光端部２ａに楔型のレンズを形成し、レンズ
部分の傾斜が大きいため、半導体レーザ素子１からの出
射光とフォトダイオード３でモニタする上記反射光（散
乱光）の分離距離が短くてすむ。したがって、フォトダ
イオード３を光ファイバ２の近傍に配置することができ
ると共に、例えばフォトダイオード３を半導体レーザ素
子チップキャリア等と共に配置してもレイアウト設計を
容易にできる。
【００４０】また、楔型のレンズは、反射面２ａ１，２
ａ２を有しているので、これらの面による反射方向（こ
こでは上下方向）に強く光を散乱する。したがって、レ
ンズ下部のフォトダイオード３によって十分に強い光を
モニタできる。
【００４１】さらに、本実施形態例では、レーザ光受光
端部２ａに楔型のレンズを形成したレンズドファイバ
（光ファイバ２）にレーザ光を直接結合する構成として
いるので、半導体レーザ素子１からの集光効率が向上
し、半導体レーザモジュールの出力を一段と増加させる
ことができる。
【００４２】さらに、本実施形態例では、光ファイバ２
のレーザ光受光端部２ａのレンズド形状を楔型としてい
るので、比較的容易に加工でき、また、端面の発光強度
分布が等方的でない（例えば楕円形の）半導体レーザ素
子１にも、集光効率よく対応することができる。
【００４３】図３は、本発明に係る半導体レーザモジュ
ールの第２実施形態例の断面平面図を示す。本第２実施
形態例において、上記第１実施形態例と同一部分には同
一符号が付してあり、その重複説明は省略する。
【００４４】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いる。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、光ファイバ２の
楔型のレンズの楔角度θを２等分する面（仮想面）Ｖが
ベース６に垂直となるように光ファイバ２を配置したこ
とと、この構成に対応させて、フォトダイオード３を楔
型レンズのレーザ光受光端部２ａの側部近傍に配置した
ことである。
【００４５】本第２実施形態例でも、上記第１実施形態
例と同様に、光ファイバ２の楔型のレンズの斜面が反射
面２ａ１，２ａ２と成され、フォトダイオード３は反射
面２ａ１側に対向している。
【００４６】本第２実施形態例も上記第１実施形態例と
同様の動作により同様の効果を奏することができる。
【００４７】図４は、本発明に係る半導体レーザモジュ
ールの第３実施形態例の断面側面図を示す。本第３実施
形態例において、上記第１実施形態例と同一部分には同
一符号が付してあり、その重複説明は省略する。
【００４８】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、光ファイバ２に
ファイバグレーティング１２が形成されていることであ
る。ファイバグレーティング１２は、半導体レーザ素子
１から発せられて光ファイバ２に入射されるレーザ光の
うち設定波長の光のみを反射する回折格子として機能す
る。
【００４９】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実施形態例も上記第１実施形態例と同様
の動作により同様の効果を奏することができる。
【００５０】また、本第３実施形態例の半導体レーザモ
ジュールは、光ファイバ２にファイバグレーティング１
２が形成されているので、半導体レーザモジュールの出
力波長を安定化することができる。
【００５１】なお、本第３実施形態例のように、ファイ
バグレーティング１２等の回折格子を形成した場合、回
折格子からの反射光の大きさや偏波方向が変動するよう
な戻り光が生じる可能性がある。そのような戻り光は半
導体レーザ素子１からの光出力を変動させる。しかし、
その場合でも、半導体レーザ素子１の光ファイバ２側に
向けて発する光出力の変動量は、半導体レーザ素子１の
後端面１ｂからの出射光変動量に比べて小さいので、本
第３実施形態例は、前記ＡＰＣ制御がしやすく、安定し
た光出力を得ることができる。
【００５２】図５の（ａ）には、本発明に係る半導体レ
ーザモジュールの第４実施形態例の要部構成が斜視図に
より示されており、図５の（ｂ）には、第４実施形態例
の半導体レーザモジュールにおける半導体レーザ素子１
と光ファイバ２との光結合部周辺構成が断面側面図によ
り示されている。
【００５３】なお、本第４実施形態例においても、上記
第１実施形態例と同一部分には同一符号が付してあり、
本第４実施形態例において、半導体レーザ素子１、光フ
ァイバ２、パッケージ１０、フェルール１１ｂの構成は
上記第１実施形態例と同様であるので、その重複説明は
省略する。また、本第４実施形態例においても、図５の
（ｂ）に示すように、光ファイバ２のレーザ光受光端部
２ａの近傍にフォトダイオード３が設けられているが、
図５の（ａ）においては、フォトダイオード３を省略し
て示している。
【００５４】本第４実施形態例が上記第１実施形態例と
異なる特徴的な構成は、ベース６の構成と、光ファイバ
２のベース６への固定構成である。本第４実施形態例
は、以下に述べる構成によって、モジュールの反りによ
る光ファイバ２のレーザ光受光端部２ａでの反射光変動
を抑制し、フォトダイオードによるモニター光の変動を
防止するのに好適な構成と成している。
【００５５】本実施形態例において、ベース６は、半導
体レーザ素子１を搭載するレーザ素子搭載部材２０と、
固定手段搭載部材２１とを有する構成としており、固定
手段搭載部材２１には固定手段２６，２７が搭載されて
いる。固定手段２６，２７は、フェルール１１ａを介し
て光ファイバ２を固定するものであり、光ファイバ２の
光軸方向に互いに間隔を介して配置されている。
【００５６】図５の（ｂ）に示すように、前記レーザ素
子搭載部材２０はサーモモジュール７上にサーモモジュ
ール７と接触して配置されており、サーモモジュール７
はパッケージ１０の底板１０ａ上に搭載されている。パ
ッケージ底板１０ａはＣｕ−Ｗ合金のＣｕＷ１０（重量
比はＣｕが１０％、Ｗが９０％）により形成されてい
る。
【００５７】レーザ素子搭載部材２０の上部側には該レ
ーザ素子搭載部材２０と一体部材で構成されるＬＤボン
ディング部２４が設けられて半導体レーザ素子搭載領域
を成している。ＬＤボンディング部２４上にはヒートシ
ンク（チップキャリア）９を介して半導体レーザ素子１
が搭載されている。また、ＬＤボンディング部２４上に
は、半導体レーザ素子１の近傍の温度を検出するサーミ
スタ５０が搭載されている。このサーミスタ５０による
温度情報に基づいて、サーモモジュール７による温度制
御が行なわれる。
【００５８】前記固定手段搭載部材２１はレーザ素子搭
載部材２０の半導体レーザ素子搭載領域を避けた位置に
配置されており、固定手段搭載部材２１はレーザ素子搭
載部材２０上にロウ付け等により固定されている。
【００５９】固定手段搭載部材２１はコバールにより形
成され、レーザ素子搭載部材２０はＣｕ−Ｗ合金のＣｕ
Ｗ１０（重量比はＣｕが１０％、Ｗが９０％）により形
成されている。
【００６０】なお、ＣｕＷ１０は、熱伝導率が１８０〜
２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、コバールの熱伝導率であ
る１７〜１８（Ｗ／ｍ・Ｋ）の約１０倍の熱伝導率を有
している。一方、コバールは、熱伝導率が低く、レーザ
溶接性に富み、光ファイバ２と線膨張係数が近い金属で
ある。
【００６１】本第４実施形態例において、固定手段搭載
部としての固定手段搭載部材２１と固定手段２６，２７
とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部１５と、前
記固定手段２６，２７と前記フェルール１１ａとをレー
ザ溶接してなる第２のレーザ溶接部１６が形成されてい
る。これらの第１のレーザ溶接部１５と第２のレーザ溶
接部１６は、前記パッケージ底板１０ａに対し垂直な方
向の高さが略同じ高さ（高さの差が±５００μｍ以内、
好ましくは±５０μｍ以内）に形成されている。すなわ
ち、第１と第２のレーザ溶接部１５，１６は、略同一平
面上に並ぶように形成されている。
【００６２】また、少なくとも固定手段２６側の第１、
第２のレーザ溶接部１５，１６の高さは、光ファイバ２
の中心（ここではレンズ２の先端の稜線）と略同じ高さ
になっている。
【００６３】半導体レーザ素子１と光ファイバ２との調
心は、第１、第２のレーザ溶接部１５，１６によるフェ
ルール１１ａの固定時に行なう。例えば、まず、フェル
ール１１ａの半導体レーザ素子１から近い側を調心して
第２のレーザ溶接部１６で固定手段２６に固定する。そ
して、この固定手段２６側の第２のレーザ溶接部１６を
支点として梃の原理を利用し、フェルール１１ａの半導
体レーザ素子１から遠い側を図５の（ａ）のαに示すよ
うに移動して調心する。その後、固定手段２７側の第２
のレーザ溶接部１６によりフェルール１１ａを固定する
ことにより、光ファイバ２と半導体レーザ素子１を精度
よく調心固定できる。
【００６４】さらに、本第４実施形態例において、前記
ベース６の固定手段搭載部材２１には、前記光ファイバ
２の側部両側に、光ファイバ２の長手方向に沿って形成
された撓み防止手段となる壁部２５が形成されている。
この壁部２５はベース６の撓みを防止するものであり、
本第４実施形態例では、壁部２５は、固定手段搭載部材
２１の底部から上側に立設されている。
【００６５】本実施形態例において、壁部２５は固定手
段搭載部材２１の長手方向全領域に設けられ、前記固定
手段２６，２７は、壁部２５同士に挟まれた溝領域に設
けられている。
【００６６】壁部２５の先端部はレーザ素子搭載部材２
０のＬＤボンディング部２４の配設領域まで伸設されて
いる。この構成により、壁部２５は半導体レーザ素子１
におけるレーザ光の出射端面１ａと光ファイバ２におけ
るレーザ光受光端部２ａとによって挟まれた光結合部の
側部両側に形成されており、半導体レーザ素子１と光フ
ァイバ２との光結合部の位置ずれを抑制できるようにし
ている。
【００６７】本第４実施形態例は以上のように構成され
ており、本第４実施形態例は、上記第１実施形態例と同
様に、光ファイバ２の楔型のレンズの楔角度θを２等分
する面（図示せず）がベース６に水平になるように光フ
ァイバ２を配置し、フォトダイオード３を楔型のレンズ
の下側の反射面２ａ１に対向する側に配置している。そ
のため、本第４実施形態例も上記第１実施形態例と同様
の効果を奏することができ、安定した高出力を得ること
ができる。
【００６８】また、本第４実施形態例においては、本実
施形態例では、ベース６をサーモモジュール７のベース
側板部材１７に接触するレーザ素子搭載部材２０と、そ
の上側に設けられている固定手段搭載部材２１とにより
形成している。そして、レーザ素子搭載部材２０は、そ
の線膨張係数（５．８〜６．５×１０−６／Ｋ）が固定
手段搭載部材２１の値（５．３×１０−６／Ｋ）とベー
ス側板材１７の値（６．５×１０−６／Ｋ）との間の範
囲内の線膨張係数を有する材質により形成している。
【００６９】すなわち、本実施形態例では、レーザ素子
搭載部材２０を、コバールとＡｌ２Ｏ３の間の線膨張係
数を有するＣｕＷ１０により形成しているために、Ａｌ
２Ｏ ３から成るベース側板材１７上にコバールのベース
６を直接接触して設ける場合に比べ、使用環境温度変化
によって生じるベース６の撓みを緩和できる。
【００７０】また、本実施形態例において、ベース側板
材１７および底板側板材１８（Ａｌ ２Ｏ３）とパッケー
ジ底板１０ａの線膨張係数は非常に近い値なので（線膨
張係数差が１．０×１０−６／Ｋ以下）、パッケージ底
板１０ａの反りを防止できる。
【００７１】また、レーザ素子搭載部材２０を形成する
ＣｕＷ１０は熱伝導率が良好で、コバールの熱伝導率の
約１０倍の熱伝導率を有する。そのため、本第４実施形
態例によれば、半導体レーザ素子１で発生した熱を、ヒ
ートシンク９、レーザ素子搭載部材２０を介して効率的
にサーモモジュール７側に伝え、サーモモジュール７に
よって半導体レーザ素子１を効率的に冷却することがで
きる。
【００７２】さらに、本第４実施形態例は、第１のレー
ザ溶接部１５と第２のレーザ溶接部１６とを略同じ高さ
に形成している。そのために、本第４実施形態例によれ
ば、たとえ多少ベース６の撓みが生じても、この撓みに
よってフェルール１１ａが第１のレーザ溶接部１５を支
点に大きく位置ずれすることはない。
【００７３】さらに、本第４実施形態例は、半導体レー
ザ素子１におけるレーザ光の出射端面（前端面）１ａと
光ファイバ２におけるレーザ光受光端部２ａによって挟
まれた光結合部の側部両側に、光ファイバ長手方向に沿
って壁部２５を設け、半導体レーザ素子１と光ファイバ
２との光結合部位におけるベース６の撓みを抑制してい
る。
【００７４】以上のように、本第４実施形態例によれ
ば、半導体レーザモジュールの使用環境温度変化が生じ
ても、半導体レーザ素子１と光ファイバ２との光結合効
率低下とフォトダイオードによるモニター量変動を抑制
できるので、より一層出力が安定した高出力の半導体レ
ーザモジュールとすることができる。
【００７５】なお、本発明は上記各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取り得る。例え
ば、光ファイバ２のレーザ光受光端部２ａの形状は上記
実施形態例に限定されることはなく、円錐状あるいは球
状であってもよい。光ファイバ２のレーザ光受光端部２
ａを円錐状や球状とした場合、これらの形状は中心軸に
対して対称になっているので、フォトダイオード３の設
置位置は、光ファイバ２の端部２ａの周りにおいて特定
の位置に限定されることはない。すなわち、フォトダイ
オード３は、レーザ光受光端部２ａの周りの適宜の位置
に配置される。また、光ファイバ２は必ずしも先端が加
工されたレンズド光ファイバに限定されるものでもな
い。
【００７６】また、レーザ光受光端部２ａの表面には散
乱光の光量を低く抑えるコーティングが施されているこ
とが好ましい。
【００７７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォトダイオードが光ファイバのレーザ光受光端部にお
ける散乱光を受光して、半導体レーザ素子の光出力をモ
ニターするため、従来のように半導体レーザ素子の後端
面（光ファイバ側と反対側の端面）から光を出す必要は
なくなり、半導体レーザ素子の後端面の反射率を高くす
ることができるので、半導体レーザ素子の光出力を増加
させ、半導体レーザモジュール自体の出力を増加させる
ことができる。
【００７８】すなわち、本発明においては、第２の発明
のように、半導体レーザ素子の光ファイバと反対側の端
面の反射率を例えば９５％以上とすることができ、安定
した高出力を得られる半導体レーザモジュールとするこ
とができる。
【００７９】また、本発明において、光ファイバのレー
ザ光受光端部側がレンズ形状に形成され、半導体レーザ
素子から発する光を直接レーザ光受光端部に結合した構
成によれば、半導体レーザ素子と光ファイバ受光端部と
の距離を短くでき、レーザ受光端部における散乱光を受
光するフォトダイオードを光ファイバの受光端部近傍に
配置できると共に、半導体レーザ素子チップキャリア等
と共に配置してもレイアウト設計を容易とすることがで
きる。
【００８０】さらに、本発明において、光ファイバは、
半導体レーザ素子から発せられて光ファイバに入射され
るレーザ光のうち設定波長の光のみを反射する回折格子
を有している構成によれば、半導体レーザモジュールの
発振波長を安定化させることができる。
【００８１】また、この構成においては、光ファイバか
らの回折格子による戻り光の大きさや偏波方向が変化す
ると、特に、半導体レーザ素子の光ファイバと反対側の
端面からの光出力は不安定となるが、本発明は、半導体
レーザ素子の光ファイバに向けて発振する光の光ファイ
バによる反射光をフォトダイオードにより受光してモニ
ターし、それに基づいて半導体レーザ素子の出力制御を
するため、半導体レーザ素子の出力を適切にモニターで
き、的確なＡＰＣ制御を行なうことができる。
【００８２】さらに、本発明において、半導体レーザ素
子と光ファイバを搭載するベースを、レーザ素子搭載部
材と固定手段搭載部材とを有する構成とし、前記レーザ
素子搭載部材は前記固定手段搭載部材の線膨張係数とベ
ースを搭載するサーモモジュールのベース側板材の線膨
張係数との間の範囲内の線膨張係数を有する材質により
形成した構成によれば、たとえ半導体レーザモジュール
の温度変化によってサーモモジュールが反ったとして
も、ベースの撓みを緩和でき、使用環境温度変化に起因
した半導体レーザ素子と光ファイバとの光結合効率低下
を抑制することができるし、フォトダイオードによるモ
ニター光（光ファイバの受光端部における散乱光）のモ
ニター量変動を抑制できる。
【００８３】さらに、本発明において、ベースの固定手
段搭載部と光ファイバ支持手段の固定手段とをレーザ溶
接してなる第１のレーザ溶接部と、固定手段と光ファイ
バ支持手段とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部
のパッケージ底板に対し垂直な方向の高さを略同じ高さ
に形成した構成によれば、たとえ多少ベースの撓みが生
じても、この撓みによって光ファイバ支持手段が第１の
レーザ溶接部を支点に大きく位置ずれすることはなく、
したがって、半導体レーザ素子と光ファイバとの光結合
効率の低下を効率的に抑制することができるし、フォト
ダイオードによるモニター量変動も抑制できる。
【００８４】さらに、本発明において、半導体レーザ素
子と光ファイバを搭載するベースには半導体レーザ素子
におけるレーザ光の出射端面と光ファイバにおけるレー
ザ光受光端部によって挟まれる光結合部の側部両側に壁
部が設けられている構成によれば、半導体レーザ素子と
光ファイバとの光結合部位におけるベースの撓みを抑制
できるので、半導体レーザ素子と光ファイバとの光結合
効率低下を非常に効率的に抑制することができ、フォト
ダイオードによるモニター光のモニター量変動を抑制で
きる。
【００８５】さらに、本発明において、パッケージの底
板にサーモモジュールを介してベースが搭載され、前記
サーモモジュールは、ベース側板材と、底板側板材と、
これら板材に狭着されるペルチェクーラとを有して、前
記ベース側板材および底板側板材の線膨張係数と前記パ
ッケージ底板の線膨張係数との差が１×１０−６／Ｋ以
下である構成においては、パッケージの反りを防止で
き、それにより、フォトダイオードによるモニター光の
モニター量変動も抑制できる。
【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第１実
施形態例の断面側面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、上記実施形態例に
用いた光ファイバ端部の正面図および側面図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザモジュールの第２実
施形態例の断面平面図である。
【図４】本発明に係る半導体レーザモジュールの第３実
施形態例の断面側面図である。
【図５】（ａ）は本発明に係る半導体レーザモジュール
の第４実施形態例のベース周辺構成を示す斜視図であ
り、（ｂ）はこの第４実施形態例の半導体レーザ素子と
光ファイバとの結合部位周辺の断面説明図である。
【図６】従来の半導体レーザモジュールの断面側面図で
ある。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ素子 １ａ 前端面 １ｂ 後端面 ２ 光ファイバ ２ａ レーザ光受光端部 ２ａ1 反射面 ３ フォトダイオード ４、５ 固定部品 ６ ベース ７ サーモモジュール ８ フォトダイオード固定部品 ９ ヒートシンク １０ パッケージ １２ ファイバグレーティング １５ 第１のレーザ溶接部 １６ 第２のレーザ溶接部 １７ ベース側板材 １８ 底板側板材 １９ ペルチェクーラ ２０ レーザ素子搭載部材 ２１ 固定手段搭載部材 ２５ 壁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三代川 純 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 (72)発明者 麦野 明 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 BA02 CA01 CA07 CA08 DA03 DA04 DA06 DA38 5F073 AA83 BA02 EA15 FA04 FA06 FA25

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体レーザ素子と、該半導体レーザ素
    子から発するレーザ光を受光する光ファイバと、前記半
    導体レーザ素子の光出力をモニターするフォトダイオー
    ドとを備えた半導体レーザモジュールにおいて、前記フ
    ォトダイオードは前記光ファイバのレーザ光受光端部に
    おける散乱光を受光して半導体レーザ素子の光出力をモ
    ニターすることを特徴とする半導体レーザモジュール。
  2. 【請求項２】 半導体レーザ素子の光ファイバと反対側
    の端面の反射率を９５％以上とした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。
  3. 【請求項３】 光ファイバのレーザ光受光端部側がレン
    ズ形状に形成されており、半導体レーザ素子から発する
    光を直接レーザ光受光端部に光結合したことを特徴とす
    る請求項１又は請求項２記載の半導体レーザモジュー
    ル。
  4. 【請求項４】 光ファイバは、半導体レーザ素子から発
    せられて光ファイバに入射されるレーザ光のうち設定波
    長の光のみを反射する回折格子を有していることを特徴
    とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載の半導体
    レーザモジュール。
  5. 【請求項５】 半導体レーザ素子と光ファイバはベース
    上に搭載され、前記光ファイバは固定手段により前記ベ
    ースに固定されており、該ベースはサーモモジュール上
    に搭載されており、フォトダイオード、前記半導体レー
    ザ素子、前記光ファイバ、前記固定手段、前記ベース、
    前記サーモモジュールを収容するパッケージを有し、該
    パッケージの底板に前記サーモモジュールが搭載され、
    該サーモモジュールは、ベース側板材と、底板側板材
    と、これら板材に狭着されるペルチェクーラとを有し、
    前記ベースは前記サーモモジュール上に接触させて配置
    されて前記半導体レーザ素子を搭載するレーザ素子搭載
    部材と、該レーザ素子搭載部材の半導体レーザ素子搭載
    領域を避けた位置に配置されて前記固定手段を搭載する
    固定手段搭載部材とを有して構成され、前記レーザ素子
    搭載部材は前記固定手段搭載部材の線膨張係数と前記サ
    ーモモジュールのベース側板材の線膨張係数との間の範
    囲内の線膨張係数を有する材質により形成されているこ
    とを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに
    記載の半導体レーザモジュール。
  6. 【請求項６】 半導体レーザ素子と光ファイバはベース
    上に搭載され、前記光ファイバは固定手段により両側部
    がわから挟持されて前記ベースに固定されており、フォ
    トダイオード、前記半導体レーザ素子、前記光ファイ
    バ、前記ベース、前記固定手段を収容するパッケージを
    有し、該パッケージの底板にサーモモジュールが搭載さ
    れ、該サーモモジュール上に前記ベースが搭載されてお
    り、該ベースには前記固定手段を搭載する固定手段搭載
    部が形成され、該固定手段搭載部と前記固定手段とをレ
    ーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部と、前記固定手段
    と前記光ファイバ支持手段とをレーザ溶接してなる第２
    のレーザ溶接部とは、前記パッケージの底板に対し垂直
    な方向の高さが略同じ高さに形成されていることを特徴
    とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の半
    導体レーザモジュール。
  7. 【請求項７】 半導体レーザ素子と光ファイバはベース
    上に搭載され、前記光ファイバは固定手段により前記ベ
    ースに固定されており、該ベースはサーモモジュール上
    に搭載されており、前記ベースには半導体レーザ素子に
    おけるレーザ光の出射端面と光ファイバにおけるレーザ
    光受光端部によって挟まれる光結合部の側部両側に壁部
    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
    ６のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  8. 【請求項８】 半導体レーザ素子と光ファイバはベース
    上に搭載され、該ベースはサーモモジュール上に搭載さ
    れ、フォトダイオード、前記半導体レーザ素子、前記光
    ファイバ、前記ベース、前記サーモモジュールを収容す
    るパッケージを有し、該パッケージの底板に前記サーモ
    モジュールが搭載され、該サーモモジュールは、ベース
    側板材と、底板側板材と、これら板材に狭着されるペル
    チェクーラとを有しており、前記ベース側板材および底
    板側板材の線膨張係数と前記パッケージ底板の線膨張係
    数との差が１×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とす
    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。
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