JP2001511606A

JP2001511606A - 半導体レーザのパワー監視装置および方法

Info

Publication number: JP2001511606A
Application number: JP2000504635A
Authority: JP
Inventors: ダブリュ．パーナネン，デビッド
Original assignee: シエロコミュニケーションズ，インコーポレイティド
Priority date: 1997-07-25
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 2001-08-14
Also published as: WO1999005758A1; CA2297898A1

Abstract

(57)【要約】光を所定の部位へ注入するためのアセンブリと付随の方法とが開示される。各アセンブリは、光を射出する光源装置とこの光源装置と光で通信して光の第一部分を所定の部位へ差し向ける光結合装置とで構成される。優先的実施例では、光結合装置は、光の第二部分を所定の部位から遠ざける。光の第二部分の少なくとも一部は、検出器装置によって受光される。検出器装置は、対応する出力信号を生成する。出力信号は、光源装置によって射出された光の強度を調節するために行うフィードバックに特に有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の背景）本発明は、一般に、一次ビーム調整を必要とする発光装置に係わる。さらに特
定すると、この種の装置の一次ビームを直接抽出してビームパワー調整用の信号
を提供するための装置とこれに関係する方法とにかかわる。本発明は、特に、垂
直共振器面射出型レーザ（ＶＣＳＥＬｓ）などの半導体レーザに適用される。

【０００２】短波近赤外半導体レーザは、多数の異なる応用分野に益々普及している。この
応用分野とは、コンパクトディスクプレーヤ、ＣＤ−ＲＯＭ、高速ファイバオプ
ティックデータリンクなどの分野である。これらの有用な装置に対して更に別の
応用分野も見いだされるであろう。一般的に半導体レーザは二種類ある。第一の
種類は、現在多くの応用分野で用いられているエッジ射出型レーザである。第二
の種類は最近開発され普及しつつあるＶＣＳＥＬである。このＶＣＳＥＬが普及
しているのは、少なくとも部分的には、信頼性が高く、製造経費がエッジ射出型
レーザよりかなり低いからである。

【０００３】その他の種類のレーザの場合と同様に、半導体レーザの出力パワーは、熱（動
作上発生する熱と周辺の熱）やレーザの経年変化や駆動回路における成分値のば
らつきなどの多数の要因によって強度が変動する。したがって、調整を実施して
レーザ出力の強度変動を補償する。固体レーザの場合、それらが使用される多く
の応用分野で、データ転送速度を上げてスループットを向上させることが究極の
目標となっている。データ転送速度が高くなるにつれて、特に高速ファイバオプ
ティックデータリンクの分野で、これまで考えられなかった水準での出力調整が
要求されるようになった。

【０００４】エッジ射出型レーザは、一見したところでは、全体構成からみてパワー調整に
向いているように見える。すなわち、エッジ射出型レーザは、その能動部位の両
端部を終端する二つの対向する面から光を射出する。一方の面は、装置全体から
の出力／一次ビームを射出するための出力面として使用される。他方の面は、発
生した光のある一定の割合の部分を光検出装置へ射出するためのフィードバック
面として用いられ、出力ビームパワーを直接に制御する入力電流を制御するため
のフィードバック信号を発生させる。別個に設けられるパワー監視ダイオードは
、レーザと同じパッケージに収められ、光検出器として作用する。

【０００５】実際のレーザの出力ビームは、監視されるものとは異なり、したがって、正確
なものではなく、しかも／あるいは、レーザ間で一貫したものではない。特に、
一次ビームの強度に対して見たときにフィードバック面からの光の強度に悪影響
を与える製造上の公差によって、また、監視光ダイオードの位置によって、「同
一の」（すなわち、同一の部品番号の）エッジ射出型レーザの出力パワーは、フ
ィードバック信号レベルが同じでも、因数５ほども装置によって異なる。製造上
の公差とは、フィードバック面の反射特性とレーザの全体構成と光検出装置の位
置と大きさにおける変動とに関する公差である。出力の変動が広範囲に及ぶため
、エッジ射出型レーザを据付ける度あるいは交換する度に校正手順を実施しなけ
ればならない。このために、上記の公差をなるべく回避して、これによって好ま
しくは校正の必要性をなくすことができるような、一次ビームを直接に監視する
ための外部的調整方法の実現が望まれるのである。

【０００６】ＶＣＳＥＬは、エッジ発射型レーザとは異なり、一見したところでは、一次／
出力ビームを発射する面を備えているのみであるため、一次ビームの調整には特
に向いているようには見えない。したがって、一次ビームだけしか監視用に使え
ない。しかし、ＶＣＳＥＬ（あるいは、エッジ発射型レーザでも）の一次ビーム
を直接監視することは、やや問題をはらんでいる。この問題を解決するための方
法は、本出願の被譲渡人に譲渡される共に特許出願中の米国出願第０８／５４４
，９２６号と０８／５４８，７４８号において図示されているように、ＶＣＳＥ
Ｌ構造に監視装置を統合することである。

【０００７】本発明は、しかし、ＶＣＳＥＬの外部にあるがＶＣＳＥＬと同じパッケージに
容易に収容される構成要素を使用して、ＶＣＳＥＬ（あるいは、一次ビーム調整
を必要とするエッジ発射型レーザなどの別の発光装置）の出力の監視を行うとい
う別の非常に有効な方法であって、正確で、出力一次ビーム調整を向上させるこ
とができ、かつてない装置の均質さを達成できる方法を使用するものである。

【０００８】（発明の概要）後により詳細に述べるが、光を所定の部位に注入するためのアセンブリとこれ
に関連する方法とが開示される。各アセンブリは、光を射出するための光源装置
と、光源装置と光通信して光の第一部分を所定の部位に差し向ける光結合装置と
で構成される。優先的実施例では、光結合装置は、所定の部位から光の第二部分
を遠ざける。光の第二部分の少なくとも一部は、出力信号を生成する検出器装置
によって受光される。

【０００９】（発明の詳細な説明）図１は、本発明の同一直線上あるいは左右対称に並べる態様に係わる半導体レ
ーザアセンブリ１０の一つの実施例を示す。アセンブリ１０はスリーブ１２で構
成される。スリーブ１２には、レンズ保持部１４が設けられ、例えばエポキシ樹
脂か埋込用樹脂製の接着剤１６によって適所に保持される。胴部１８は、朝顔形
端部２０と、ファイバオプティックケーブル２６を受け止めるためのケーブル受
容開口２４が形成されたケーブル受容端部２２とで構成される。一般的に、ケー
ブル２６は、口輪装置（図面を明確にするために図示せず）に支持される。ケー
ブル２６は開口２4 内に設置される。この時、入力面３０をもつケーブル端部２
８が、胴部の朝顔形端部２０に設置された停止部３２にごく近接あるいはごく接
触した状態で保持されるようにする。

【００１０】引き続き図１を参照すると、光結合レンズ３４は、ここで考察する同一直線上
に並べる態様にしたがって直線光路３７に沿ってケーブル２６に略一直線に並ぶ
ように、レンズ保持部１４内の適宜の物質３６によって支持される。物質３６は
、例えば、低鉛ソーダガラスで構成されるアルミニウムホウロウ釉薬である。レ
ンズ３４については、玉レンズや非球面レンズなどの異なる種類のレンズ群の中
から選択するか、あるいは、本発明に準じた配光構造のものを選ぶ。レンズ保持
部１４には、図示の方向にレンズ３４の直前に開口３８が形成されている。

【００１１】ＴＯ−５６電子パッケージ４０もレンズ保持部１４内に支持される。また、Ｔ
Ｏ−５６電子パッケージ４０はヘッダ４２と金属容器４４とで構成される。金属
容器４４にはウィンドウ４６が設けられる。他の種類の電子パッケージも同様に
本発明に係わる使用に適している。これらのパッケージとは、例えばＴＯ−４６
パッケージなどの当分野では周知の多くのパッケージのことである。

【００１２】以下により詳細に述べるが、レンズ３４とウィンドウ４６とは、図面を分かり
易くするために図示されていない反射性コートあるいは反射防止（ＡＲ）コート
で処理される。孤立部４８は、ヘッダから電気的に絶縁された状態でヘッダ４２
上に搭載される。ヘッダは、更に、電気伝導性のピン四個を備えている。最初の
三個はピン５０ａ〜ｃである。四番目のピンは、ヘッダ４２と容器４４などの構
成要素を接地するために使用される。

【００１３】図１〜４を参照すると、本発明に係わる光検出器５２は、能動光検出面５４と
対向する支持面５６とを備えている。支持面５６は孤立部４８に固着される。こ
のため、支持面５６で形成される陰極連結部５８（概略を図４に示す）は、孤立
部４８に電気的に接触する。これによって、光ダイオードの陰極が、ボンディン
グ用ワイヤ６０を介してヘッダピン５０ｃに接続される。光検出器５２は、能動
面５４が、本発明の同一直線上に並べる態様で要求されるように光路３７に中心
を略一致させるように、ヘッダ４２上に配置される。本具体例では、光検出器５
２はシリコン製Ｐ−Ｉ−Ｎ光ダイオードであるが、別の装置を代わりに用いても
よい。

【００１４】例えば、耐光性コートあるいは導光性コードを備えた装置を代わりに用いても
よい。実際には、入射光に対応した出力電流を生成することのできる適宜の感光
性素子を、本発明の範囲から逸脱しないように光検出器５２として使用してもよ
い。アセンブリ１０の実用的な実施例は、部品番号５５７６Ａ８００の標準型の
安価なシリコン製のＰ−Ｉ−Ｎ光ダイオードチップを用いて実現される。この部
品は約１mm²の能動光検出面５４を備えている。光検出器の能動面５４上に形成
される導電性の引き綱（トレース）６２は、エッジから能動面の概ね中心点まで
延びている。中心点では、パッド６４が、光ダイオードの陽極連結部６６（図４
に概略が示される）に電気的に接続される。引き綱６２は、ボンディング用ワイ
ヤ６８によってヘッダピン５０ａに電気的に接続される。

【００１５】図１〜４を引き続き参照すると、ＶＣＳＥＬ７０は、全アセンブリ１０の一部
を成し、後面７２と対向射出面７４とを備えている。ＶＣＳＥＬ７０は、例えば
、コロラド州ブルームフィールドのビクセル社（Ｖｉｘｅｌ・Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ）製の部品番号４０−００２１−００１の様な、どの標準的な垂直共振器
面射出型レーザでよい。ＶＣＳＥＬの後面７２は、光検出器の能動面５４へ熱と
電気を伝達可能な状態に固着される。このため、支持面に形成されるＶＣＳＥＬ
の陰極７６（概略を図４に示す）は、導電性の引き綱６２のパッド６４に電気的
に接続される。

【００１６】ＶＣＳＥＬの後面７２の光検出器との電気的かつ物理的接続は、例えば、熱と
電気とを伝えられるエポキシ（図示せず）を用いることによって達成される。Ｖ
ＣＳＥＬの射出面７４には、陽極連結部７８（図３）とコヒーレント／レーザ光
を射出するための面８０とが形成される。ＶＣＳＥＬ７０は光検出器５２の能動
面５４上に設置される。このため、出力面８０は、本発明の同一直線上に並べる
態様に係わる光路３７に略向けられる。次に、アセンブリ１０の外部電子素子と
の接続について述べる。

【００１７】図４のみを参照すると、レーザアセンブリ１０は、ヘッダピン５０ａ〜５０ｃ
によって外部の構成要素に接続される。より具体的には、ピン５０ａは、調整済
み電圧源８４に接続される。したがって、共通電圧が、ＶＣＳＥＬの陰極連結部
７６と光検出器５２の陽極連結部６６とに印加される。ヘッダピン５０ｃは、リ
ード線８８によって監視／駆動回路８６に接続されて、光検出器５２によって生
成された出力電流が検出されるようにする。本具体例では、Ｐ−Ｉ−Ｎダイオー
ド光検出器は、通常、電圧源８４と監視／駆動回路８６からの印加電圧によって
逆バイアスされる。

【００１８】リード線８８で検出された出力電流に基づいて、監視／駆動回路８６は、駆動
電圧を生成して駆動電流をヘッダピン５０ｂに接続されたリード線９０を介して
ＶＣＳＥＬ７０へ供給する。そして、駆動電流はＶＣＳＥＬの陽極連結部７８へ
供給される。アセンブリ１０の効果の内の幾つかと同一直線上に並べる態様とに
ついては、次のアセンブリ１０の作用についての詳細な考察から明らかになるで
あろう。

【００１９】図１〜４を再度参照すると、リード線９０を介してＶＣＳＥＬの陽極へ供給さ
れた駆動電圧は、電圧源８４からＶＣＳＥＬの陰極へ印加された電圧を上回って
いれば、陽極に印加される順バイアスとして働く。これによって、光路３７に中
心を合わせた面８０からのコヒーレント光で円錐形９２（図２）を成すように光
の一次ビーム９１が射出される。監視／駆動回路８６は、周知のとおり、所定の
転送機能（検出器電流をレーザ光出力へ）を備えている。したがって、光検出器
からの特定のレベルの検出電流によって、特定の光量の光がＶＣＳＥＬ７０から
射出される。

【００２０】一次ビーム９１のある一定の割合の部分は、究極的には光路３７に集束され、
光結合装置によってファイバオプティックケーブル２６内に注入される。本具体
例では、光結合装置は、レンズ３４によって実現される。当業者には明白なよう
に、一次ビーム９１の多くの部分は、一つ以上の構成要素あるいは光を通過させ
る構成要素上のコートによって本質的にしかも／あるいは自然に反射される。

【００２１】本具体例では、これらのコートが施された構成要素あるいは施されていない構
成要素とは、光結合レンズ３４とウィンドウ４６とファイバオプティックケーブ
ル２６の入力面３０とである。本発明によれば、アセンブリ１０の同一線上／左
右対称に並べる態様は、潜在的反射光の一部分あるいは複数の部分を非常に有効
な先例のないやり方で利用してレーザの一次ビームの調整を行うように構成され
る。すなわち、光検出器５２によって生成された検出電流は、一次ビーム９１の
反射光部分の一つかそれ以上に基づいて生成される。次にこれについて述べる。

【００２２】図５は、光が通過するアセンブリ１０の構成要素を実際の物理的構造から離れ
て模式的に示し、レンズ３４とウィンドウ４６とファイバオプティックケーブル
２６の入力面３０の光路３７に合わせた同一直線上の配置に関連づけてアセンブ
リの作用を明らかに示す。図示し易くするために、ウィンドウ４６は、例えばＡ
Ｒコート（図示せず）が施された非反射性のものであるとする。したがって、光
９２は、光結合レンズ３４に入射する。

【００２３】この時、入射光の一部分は、反射光１００としてレンズから反射される。反射
光１００の一部は、これ以降レンズ反射光１０２と呼ばれるが、ＶＣＳＥＬ７０
と光検出器５２の方へ反射されて、その後ＶＣＳＥＬ７０と光検出器５２に入射
する。レンズ反射光１０２は、光検出器の能動面５４に突き当たる（この光の一
部はＶＣＳＥＬ７０に入射する）。

【００２４】これによって、電流がリード線８８に流れる（図４）。その結果、一次ビーム
９１の調整が行われる。レンズ３４は、レンズ反射光１０２を生成するためのも
のを特に何も設けずに製造される。特記すべきは、アセンブリ１０内のレンズ３
４のもつ自然反射特性は、（他の要因も考慮にいれると）光検出器５２で有用な
フィードバック信号を生成するのに十分であることが、本出願人によって発見さ
れたことである。

【００２５】したがって、本発明の本態様は重要な発見であり、この配置に関する多数の要
因が互いに作用し合うことで十分なレベルのフィードバック信号が生成されるこ
とは、高く評価されるべきである。多数の要因とは、（１) 上記の反射特性とレ
ンズ３４の曲率、（２) レンズ３４と光検出器５２との間の距離、（３）光検出
器５２の感度、（４) 光検出器の能動領域５４全体の大きさ、そして最も重要な
のが、（５) ＶＣＳＥＬと光検出器とレンズとを光路３７に合わせて同一線上に
並べて配置したことによって、ＶＣＳＥＬ７０を完全に取り囲む能動領域５４の
比較的大きな部分にレンズ反射光１０２を入射させることができること、である
。

【００２６】本発明の上記の態様ではレンズ反射光１０２が検出されるが、この態様は、光
が本質的／自然に反射され、普通は失われる光が用いられる点で、非常に有効で
ある。したがって、フィードバックを行うために一次ビームから別の光を脇へそ
らせる必要はない。しかも、反射光を生成するために別の構成要素を追加する必
要もない。しかし、レンズ反射光１０２を強調するために例えば部分反射コート
をレンズ３４（図示せず）に施すことは、態様によっては上記の文節で述べた五
つの要因からみても有効である。

【００２７】また、アセンブリ１０の作用により、少なくとも部分的には光検出器５２の能
動領域の大きさによって、構成要素を光路３７に合わせて一列に並べる際の誤差
が許容されるという効果も高く評価されるべきである。このように、ＶＣＳＥＬ
７０を光検出器５２に対して一列に配置する際の誤差およびレンズとファイバオ
プティックケーブル２６とを光路３７に合わせて同一線上に配置する際の誤差は
、光検出器によって検出されるのに十分に強いフィードバック信号を供給する上
で支障となるものではない。

【００２８】フィードバック信号の強度に関する別の効果としては、特定のフィードバック
レベルに対する一次ビームの強度レベルが、アセンブリ１０の同一線上に並べる
態様に係わるアセンブリ群間で比較的一貫している点である。上記のように、先
行例のエッジ射出型レーザダイオードの場合、特定のレベルのフィードバックに
対して５という高い因数だけ出力強度がアセンブリ毎に異なる。これに対して、
本発明の場合、アセンブリ間の出力強度のばらつきは、ずっと低い受容可能なレ
ベルまで低減される。これは、据付け時に各装置を個別に校正する必要がなくな
り、ひいては、製造／組立てラインの経費が低下することにつながる。

【００２９】更に重要な効果が、レーザダイオードアセンブリ１０によって発揮される。例
えば、光検出器５２はＶＣＳＥＬ７０用のヒートシンクとして作用する。一般に
、Ｐ−Ｉ−Ｎ光ダイオードなどの光検出器が動作中に発生する熱のレベルは取る
に足らないものである。対照的に、ＶＣＳＥＬなどの周知の種類の半導体レーザ
は、駆動入力電流によって異なるが、比較的高レベルの熱を発生する。同時に、
Ｐ−Ｉ−Ｎ光ダイオードは、効率的な熱伝導体であり、ＶＣＳＥＬに比べて物理
的に大きい。このため、Ｐ−Ｉ−Ｎ光ダイオードは、ＶＣＳＥＬからの比較的レ
ベルの高い熱を吸収しその後放散する。したがって、アセンブリ１０は、上記の
他の効果および次に述べる更なる効果と共に、ＶＣＳＥＬ７０からの熱を光検出
器５２を介して効率良く除去することができるという効果を発揮する。

【００３０】図６を参照すると、アセンブリ１０によって具現化される設計概念から、アセ
ンブリがファイバオプティックケーブル２６を介して連結されるシステム（図示
せず）によって外部的に発生させられるノイズに関する別の効果が発揮される。
ノイズ１０４は、例えば、外部システムにおける様々な連結部での外部で生じる
反射の結果生じる。当業者ならば明白であるが、このようなノイズが光検出器５
２に入射すると、一次ビーム９１の強度は、好ましくないことにノイズに応答し
てしまう。

【００３１】アセンブリ１０は、しかし、特別な理由から実質的にこのノイズに対する免疫
性をそなえていることが判明している。すなわち、このノイズは、ファイバオプ
ティックケーブル２６によってもたらされ、その後、レンズ３４によってＶＣＳ
ＥＬ７０上にほぼ排他的に集束されるので、光検出器５２によって生成されたフ
ィードバック信号には実質的に何ら影響を及ぼさない。ファイバ２６の入力面３
０からの反射光は、一次ビーム９１の光量の幾分かを反射させることもあると述
べた。しかし、外部で生じたノイズのように、ファイバ反射光はＶＣＳＥＬ７０
上に集束するので、光検出器によって生成されたフィードバック信号は何ら影響
を受けない。外来の信号はアセンブリ１０に何ら悪影響を与えないが、その可能
性のあるときは外来の信号を取り除いたほうがよい。

【００３２】同一線上に並べる態様の更なる効果は、当業者には周知のことであるが、ＶＣ
ＳＥＬ７０などの半導体レーザは、レーザを駆動する入力電流によって異なる様
々なモードで動作できることである。モード毎に、レーザからの射出光の空間分
布が大きく変化する。上記のアセンブリ１０の全体構成に関連する能動光検出領
域５４は、入力電流の変化に伴うモードによる光再分布に係わらず効果的に動作
することが判明している。モード変化に対する免疫性は、少なくとも部分的には
、再分布された光の大部分が、光検出器の比較的大きな能動領域５４上に入射し
続けるからである。ただし、特定の入射領域は能動領域上で推移する。また、ア
センブリ１０における経年変化によってその動作に及ぼす影響は、あるとしても
、同様の理由からほとんど認識不可能である。

【００３３】図７は、本発明に係わる第二アセンブリ１２０を模式的にしめす。アセンブリ
１２０およびその他の前述のアセンブリとこれから述べるアセンブリで同一直線
上に並べる方法を採用したアセンブリでは、同様の構成要素を同様の参照番号で
しめす。読者は、これら構成要素に関する前記の説明を参照されたい。アセンブ
リ１２０は、レンズ１２２と協同ウィンドウ１２４とで構成される。これらレン
ズとウィンドウとは、反射特性に基づき選択される。前記のアセンブリ１０では
、ウィンドウ４６（図５）は非反射性のものであり、例えば、ＡＲ物質で被覆さ
れているとした。

【００３４】アセンブリ１２０では、ウィンドウ１２４は反射特性（本質的なものおよび／
あるいは導入されたもの）を備えている。このため、一次ビーム９１の一部分１
２６（以降ウィンドウ反射光１２６と呼ぶ）は、反射されてＶＣＳＥＬ７０を取
り囲む光検出器の能動面５４へ送り返されて、発生されたフィードバック信号に
貢献する。あるいは可能ならば、信号の大部分を構成する。ファイバオプティッ
クケーブル２６に光結合装置を設けるためのレンズ１２２の構成は、次に幾つか
の具体例をあげて説明するが、ウィンドウ１２４の反射性の点から決定される。

【００３５】図７に示す第一の具体例では、ウィンドウ１２４は、その反射特性に関するも
のは何も備えていない（すなわち、アセンブリ１０におけるレンズ３４のＡＲコ
ートはなくされる）。ウィンドウは、したがって、本質的に一次ビームを少しの
割合だけウィンドウ反射光１２６として反射させる。この場合、前述のレンズ３
４が効果的に作用するので、レンズ１２２の反射性に対しては何も設ける必要は
ない。本具体例では、ウィンドウ反射光１２６は、光検出器の能動面５４に入射
するレンズ反射光（図５参照）に貢献するだけである。アセンブリ１２０の作用
はアセンブリ１０の作用に一致し、前述のアセンブリ１０の効果は全部アセンブ
リ１２０などの同一線上に並べる態様に適用される。

【００３６】第二の具体例では、レンズ１２２にはＡＲコート（図示せず）が塗布される。
一方、ウィンドウ１２４は、上下の面の一方か両方にある種の処理１２８が施さ
れる。この処理によって、一次ビーム９１は、所定の割合だけ光検出器の能動面
５４へウィンドウ反射光１２４として反射および／あるいは差し向けられる。ウ
ィンドウ１２４の適宜の処理としては、これらに限定されるものではないが、部
分反射性コートを塗布することや表面を粗くすることや回折格子を設けることが
考えられる。これによって、光の必要量が光検出器に入射される。このような処
理を代替的に、あるいは、ウィンドウ１２４に対する処理と組み合わせてレンズ
１２２に施すことも考えられる。

【００３７】図８は、本発明に係わる別のアセンブリ１３０である第三具体例を示す。アセ
ンブリ１３０は、アセンブリ１２０と同様に、ＡＲコートで処理された光結合レ
ンズ１２２を備えている。このアセンブリは、更に、一次ビーム９１の一部分１
３６を光検出器の能動面５４の方へ差し向けるための構造部１３４を備えたウィ
ンドウ１３２で構成される。本具体例では、構造部１３４は、例えば、加工処理
でウィンドウ１３２に一体的に形成されるフレネルレンズで構成される。

【００３８】あるいは、フレネルレンズなどの適宜の種類のレンズか反射器（例えばパラボ
ラ反射傘）をウィンドウ１３２に取付けてもよい（図示せず）。一次ビームの一
部分１３６だけがＶＣＳＥＬを取り囲む能動面５４に入射するならば、別の構造
部や装置を何個でも構造部１３４として使用してもよいことが分かる。先に述べ
たように、アセンブリ１２０と１３０は、本発明の同一線上に並べる態様を採用
した前記のアセンブリと同じ効果を発揮する。

【００３９】図９を参照すると、アセンブリ１０の変形例は、ウィンドウの必要性をなくし
たものである。本変形例では、平坦なウィンドウを備えたＴＯ−５６容器４４が
、レンズ３４を支持する容器１５２を備えた容器アセンブリ１５０に置きかえら
れている。レンズ反射光１０２は、上記のように、一次ビーム９１のレンズ３４
からの本質的な反射の結果生じる。レンズ３４は、例えば、エポキシやシールガ
ラス製の容器１５２にしっかりと保持される。

【００４０】図１〜９を参照して同一線上／左右対称に並べる態様について述べてきたが、
ここで、本発明の軸をそれて（オフ−アクシス）並べる態様に係わる半導体レー
ザアセンブリの別の実施例に注目する。軸をそれて並べる態様では、一次ビーム
からの光は、一次ビームの調整のために光検出器へ差し向けられる。可能な限り
、前記の構成要素の参照番号を適用する。読者は、関連する説明を参照されたい
。まず最初に図１０を参照する。軸をそれて並べる態様に係わるアセンブリ１６
０は、光検出器５２とＶＣＳＥＬ７０とを支持するＴＯ−５６ヘッダ４２で構成
される。光検出器５２とＶＣＳＥＬ７０とは、前述のヘッダピン５０ａ〜ｃ（図
１参照）をインターフェイスとして連結される。本アセンブリおよびその他のア
センブリに含まれるＶＣＳＥＬと光検出器とヘッダとの電気的な相互接続は、前
記の考察を考慮すれば当業者には達成可能である。

【００４１】図１０を引き続き参照すると、アセンブリ１６０は、更に、ファイバオプティ
ックケーブル２６に対する光結合装置として作用する非反射性レンズ１６２で構
成される。しかし、非反射性は、本アセンブリでは、光路３７上のどの構成要素
に対しても必要とされる特性ではない。本発明によれば、ウィンドウ１６４は、
非反射性のものでもよく、光検出器の能動面５４上へ一次ビーム９１の一部分１
６８（以降配向光部分１６８と呼ぶ）を差し向けるための装置１６６を支持する
。このため、一次ビーム９１の光量の大部分が、レンズ１６２を通過しその後フ
ァイバオプティックケーブル２６に注入される。

【００４２】装置１６６は、ウィンドウ１６４の下面上に支持された第一と第二のミラー１
７０と１７２で構成される。第一ミラー１７０は部分反射性の傾斜面１７４を備
えている。このため、一次ビーム９１は、所定の割合例えば１〜５％程度だけ配
向光部分１６８として脇へそらされて第二ミラー１７２へと反射される。一方、
第二ミラー１７２は、好ましくは全反射性の傾斜面１７６を備えている。このた
め、第一ミラー１７０からの配向光部分１６８は、直下の光検出器の能動面上に
再度差し向けられる。このように、一次ビーム９１は、光検出器によって直接に
抽出され使用されて、フィードバック信号を生成させる。

【００４３】図１１は、軸をそれて並べる態様に係わるアセンブリ１８０を示す。アセンブ
リ１８０は、アセンブリ１６０と基本的に同じでありアセンブリ１６０と同じ効
果を発揮する。アセンブリ１８０は、しかし、装置１６６の代わりに装置１８２
を使用して一次ビーム９１の配向光部分１６８を光検出器の方へ差し向ける点で
異なる。装置１８２は、ウィンドウ１６２の下面にしっかりと取付けられた光ガ
イド１８４で構成される。光ガイド１８４は、部分反射性の入力面１８６を備え
ている。このため、配向光部分１６８だけが、一次ビーム９１から脇へそらされ
湾曲部１８８を通って伝導される。配向光部分１６８は、その後、光検出器５２
の能動面５４上に位置する出力面１９０によって光ガイドから射出される。こう
して、射出光は光検出器に入射する。

【００４４】図１２は、軸をそれて並べる態様の別のアセンブリ２１０を示す。アセンブリ
２１０は、図面を分かり易くするために図示していない適宜のパッケージ例えば
リードフレームに収容される。アセンブリ２１０の表面２１２には、一次ビーム
９１を光路３７に沿って射出するためにＶＣＳＥＬ７０が搭載される。光検出器
５２は、能動面上に部分反射性のコート２１４が塗布される。コート２１４は、
例えば、酸化ケイ素製でよく光検出器５４に塗布される。このため、一次ビーム
９１は、所定の割合例えば１〜５％だけが、能動面５４に到達して一次ビームの
調整に役立つ有効なフィードバック信号を生成する。

【００４５】一次ビームの残りの部分は、光路２１６に沿ってコート２１４によって反射さ
れ、ファイバオプティックケーブル２６に連結された上記のレンズ３４によって
収集される。アセンブリ２１０の構成要素を適切に配置することによって、一次
ビーム９１を光検出器の能動領域５４の比較的大きな部分に入射させられること
が分かる。ただし、ＶＣＳＥＬ７０に供給される入力駆動電流の選択可能なレベ
ルと全アセンブリ内の経年変化による影響とによって、モードによる光の再分布
がなされる。

【００４６】図１３を参照すると、アセンブリ２２０は、ＶＣＳＥＬ７０と光検出器５２と
を備えたヘッダ４２で構成される。ＶＣＳＥＬ７０と光検出器とは、前記のアセ
ンブリ１６０と１８０と同様に並列に設置される。このため、一次ビーム９１は
、光路３７に沿って射出されウィンドウ２２を通過する。ウィンドウのＡＲコー
トは必要ではないが用いてもよい。ファイバオプティックケーブル２６は、入力
面３０が、一次ビーム９１の第一部分２２４を反射してウィンドウ２２を介して
光検出器の能動領域５４へと送り返す反射器として用いられる。

【００４７】レンズ２２６（破線円内に示す）は、必要に応じてアセンブリに内蔵されて、
一次ビーム９１の大半をファイバオプティックケーブル２６に導き（レンズ２２
６がコートで被覆されていないか反射するように処理されている場合）一次ビー
ムの第二の部分２２８を光検出器へ反射させる。第一反射部分２２４と第二反射
部分２２６（レンズ２２６がある場合）とによって、光検出器５２から十分なフ
ィードバック信号が供給され、ひいては、一次ビームの調整が適切に行われる。
前述の軸をそれたアセンブリの場合と同様に、アセンブリ２２０も一次ビームの
直接抽出という効果を発揮する。

【００４８】図１４〜１６を参照すると、本発明の軸をそれて並べる態様に係わるアセンブ
リは、其々、共通のＶＣＳＥＬ７０装置と光検出器５２とがヘッダ４２上に搭載
されている。各アセンブリは、更に、ＡＲコートが施された（図示せず）光結合
レンズ１６２とファイバオプティックケーブル２６とウィンドウ２２２とで構成
される。光検出器５２以外の素子は全部、光路３７上に概ね一列に配置される。
図１４を参照すると、アセンブリ２４０は再配向素子２４２を備えている。再配
向素子２４２は、一次ビーム９１の適宜の部分を光検出器の能動面５４へとそら
せるためのものでウィンドウ２２２の下面に取付けらている。再配向素子２４２
は、一次ビーム９１の適宜の部分２４４を光検出器５２の能動面５４へ反射させ
るように配置された部分反射面２４６を支持している。これによって、適切なフ
ィードバック信号が、一次ビーム９１の直接抽出によって生成される。

【００４９】図１５はアセンブリ２６０を示す。アセンブリ２６０では、ウィンドウ２２２
は、それ自体が半透明かあるいは散乱反射器の一つの形態として作用する半透明
コート２６２を支持する。このため、一次ビーム９１の均質な部分２６４は散乱
され、散乱光９１の一部２６６は、一次ビームの直接抽出でのフィードバックの
ために光検出器の能動領域５４に入射させられる。半透明コート２６２は、例え
ば、薄い金属膜で形成される。

【００５０】図１６はアセンブリ２８０を示す。アセンブリ２８０では、ウィンドウ２２２
に処理が施され平面状のソース２８２が形成されている。ソース２８２は、光検
出器の能動面５４に一次ビーム９１の一部分２８４を差し向ける。平面状のソー
ス２８２は、例えば、ホログラムか回折格子か部分銀ぎせか金属格子（これらは
当分野では周知のものなので図示せず）かで形成され一次ビームの抽出を可能に
する。

【００５１】本発明の概念は、本書で述べているように、ファイバオプティックケーブルを
駆動するという用途以外のレーザの用途に適用可能であることが分かる。また、
前述のアセンブリ１０を始めとするアセンブリの外部構成を変更して他の用途に
合わせることは容易であることも分かる。上記のアセンブリのどれかのパッケー
ジ化について言えば、アセンブリはどれも、当技術の範囲内あるいは将来開発さ
れる技術の範囲内で電子パッケージの適宜の形態のものに適用可能である。

【００５２】たいていのアセンブリはＴＯ−５６パッケージに関連づけて述べられたが、別
のパッケージの中にも、寄生容量を削減することによって例えば動作スループッ
トなどのある特定の性能パラメータを向上させるのに有用なものもある。本書で
開示されたアセンブリは全部、一つの共通の効果を発揮する。すなわち、アセン
ブリ全体の一次ビーム出力を直接に調整して、ＩＥＣとＣＤＲＨなどの機関によ
って設定された約‐４ｄＢｍという目に安全なレベルまであるいはそれ以下のレ
ベルへと一次ビーム出力レベルを低下させるという効果である。

【００５３】本書で開示したアセンブリは、様々に異なる構成で提供され、多数の異なる方
法を用いて製造される可能性がある。したがって、本発明は、本発明の精神と範
囲とから逸脱しない範囲内で別の多数の形態で具現化される可能性がある。例え
ば、軸をそれて並べる態様の特徴を同一線上／左右対称に並べる態様の特徴と組
み合わせることは容易である。この場合、軸をそれて並べる態様では、例えばレ
ンズから反射する光を図１０と１１に示すもののような構造によって差し向けら
れる光と共に利用する。

【００５４】また、同一線上に並べる態様では、上記の軸をそれて並べる態様の一つの形態
に係わる能動面の特定の領域に光を十分に差し向けられる。本発明は、これらの
特徴の可能な組み合わせ範囲の広がりに何らの制限を課すものではない。したが
って、本発明の具体例と方法とは、例証を示すためのものであって制限を加える
ものではない。本発明は、本書に記載の詳細な説明に制限されるものではなく、
添付の請求の範囲内で変更可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の同一直線上に並べる態様に係わる半導体レーザアセンブリの一つの実
施例の拡大横断面図であり構造を詳細に示す。同一直線上に並べる態様において
は、ＶＣＳＥＬと光検出器などの光学素子が同一直線上に配置される。

【図２】図１のアセンブリの一部の更なる拡大図であって、アセンブリ全体における光
検出器とＶＣＳＥＬとの配置について詳細に示す。

【図３】図１のアセンブリの拡大立面図であって、アセンブリ全体における光検出器と
ＶＣＳＥＬとの配置を更に詳細に示す。

【図４】電子パッケージに収められた図１のアセンブリのＶＣＳＥＬと光検出器とヘッ
ダとの電気的な相互接続を示し、更に、アセンブリ全体と外部構成要素との接続
についても示す概略図である。

【図５】図１のアセンブリの光学的能動素子の配置を示す拡大立面図であって、レンズ
素子によるフィードバック信号を発生させるための光検出器へのＶＣＳＥＬから
の光の一次ビームの一部の反射を示す。

【図６】図１のアセンブリの光学的能動素子の配置を示す別の拡大立面図であって、外
部で生じたスプリアス光信号（すなわちノイズ）のアセンブリへの導入およびア
センブリのこの種のノイズに対する免疫性について示す。

【図７】図１のアセンブリの光学的能動素子の配置を示す更に別の拡大立面図であって
、アセンブリ内のウインドウからの反射光を光検出器に反射させる方法を示す。

【図８】光を光検出器に差し向けるための一体的に形成された構造部から成るウィンド
ウが設けられている点を以外は図１のものに類似したアセンブリの拡大立面図で
ある。

【図９】図１のアセンブリの光学的能動素子に関して実施される変更点について示す拡
大立面図であって、別個にウィンドウを設ける必要性がなくなるようにパッケー
ジの外側にレンズを設置することを示す。

【図１０】ＶＣＳＥＬの一次ビームが二重反射構成部によって光検出器へ差し向けられる
ようにした本発明の第一の、軸をそれて並べる態様に係わる第一アセンブリの光
学素子を示す拡大立面図である。軸をそれて並べる態様においては、光検出器は
、ＶＣＳＥＬが射出する光の光路に対して軸をそれている。

【図１１】ＶＣＳＥＬの一次ビームの一部が導光部材によって光検出器へと差し向けられ
るようにした本発明の軸をそれて並べる態様に係わる第二アセンブリの光学素子
を示す拡大立面図である。

【図１２】入射光の第一部分をＶＣＳＥＬから反射させて、入射光の第二部分を光検出器
に反応させてフィードバック信号を生成させるために、部分反射性コートが光検
出器の活性面に塗布されるようにした本発明の軸をそれて並べる態様に係わる第
三アセンブリの光学構成部を示す拡大立面図である。

【図１３】ＶＣＳＥＬの一次ビームの一部分が、一次ビームの大半が注入されるファイバ
オプティックケーブルの入力面によって光検出器の方へ差し向けられるようにし
た本発明の軸をそれて並べる態様に係わる第四アセンブリの光学素子の配置を示
す拡大立面図である。

【図１４】ＶＣＳＥＬの一次ビームの一部が、単一の再配光素子によって光検出器へ差し
向けられるようにした本発明の軸をそれて並べる態様に係わる第五アセンブリの
光学素子の配置を示す拡大立面図である。

【図１５】ＶＣＳＥＬの一次ビームの一部分が散乱反射器によって光検出器へと差し向け
られるようにした本発明の軸をそれて並べる態様に係わる第七アセンブリにおけ
る光学素子の配置を示す拡大立面図である。

【図１６】ＶＣＳＥＬの一次ビームの一部分が平面的なソースによって光検出器の方へ差
し向けられるようにした本発明の軸をそれて並べる態様に係わる第八アセンブリ
における光学素子の構成を示す拡大立面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の部位へ光を注入するためのアセンブリであって、ア）前記光を射出するための光源装置と、イ）前記光源装置と光通信して、前記光の第一部分を前記所定の部位へ差し向
け前記光の第二部分を前記部位から遠ざけるための光結合装置と、ウ）前記光の前記第二部分の少なくとも一部を受光して、対応する出力信号を
生成する検出器装置と、で構成されるアセンブリ。
【請求項２】前記光結合装置は、前記第一光部分を前記所定の部位へ集束
させるレンズ装置であって、前記第二光部分を反射させて前記部位から遠ざける
所与の面を備えたレンズ装置を有することを特徴とする請求項１に記載のアセン
ブリ。
【請求項３】前記所与の面は、前記第二光部分を自然に反射させること特
徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項４】前記光結合装置は、前記第一光部分を通過させる入射面と射
出面とを備えたウィンドウを有し、前記入射面は、前記光源装置によって最初に
生成された光の第三部分を前記検出器装置へ反射させて前記出力信号に貢献させ
るための更なる面として作用することを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ
。
【請求項５】前記検出器装置は、前記第二光部分の前記一部を受光する能
動的光検出面を有することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】前記検出器装置はシリコン製光検出器チップで構成されるこ
とを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項７】前記光源装置は前記能動的光検出面に実質的に中心を合わせ
て嵌合されて配置されることを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項８】前記光源装置は熱を発生し、前記光源装置は、前記検出器装
置が前記光源装置に対するヒートシンクとして作用するように、前記能動的光検
出面に嵌合されることを特徴とする請求項５に記載のアセンブリ。
【請求項９】光を所定の部位へ注入するためのアセンブリであって、ア）光を受光するための能動的光検出面を備え、対応する出力信号を生成する
検出器装置と、イ）前記能動的光検出面に設置され前記光を射出する光源装置と、ウ）前記光の第一部分を前記所定の部位へ差し向け、前記光の第二部分を前記
光源装置を取り囲む前記能動的光検出面上の領域へ送り返す光結合装置と、で構成されるアセンブリ。
【請求項１０】前記能動的光検出面には中心点があり、前記光源装置は実
質的に前記中心点に設置されることを特徴とする請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】光を所定の部位へ注入するためのアセンブリであって、ア）光を受光するための能動的光検出面を備え、対応する出力信号を生成する
検出器装置と、イ）前記能動的光検出面上に設置され前記光を射出する光源装置と、ウ）前記光の第一部分を前記所定の部位へと通過させ、前記光の第二部分を前
記光源装置を取り囲む前記能動的光検出面へ送り返すためのウィンドウ装置と、
で構成されるアセンブリ。
【請求項１２】前記ウィンドウ装置は前記第一光部分を前記能動的光検出
面へ反射させることを特徴とする請求項１１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】光を所定の部位へ注入するためのアセンブリであって、ア）光を受光するための能動的光検出面を備え、対応する出力信号を生成する
検出器装置と、イ）光を射出しそれに伴って熱を発生する光源装置であって、前記検出手段が
前記光源手段のためのヒートシンクとして作用するように、前記能動的光検出面
に熱が伝わるように設置された光源装置と、ウ）前記光の第一部分を前記所定の部位へ差し向け、前記光の第二部分を前記
能動的光検出面へ差し向けて前記出力を生成させる手段と、で構成されるアセン
ブリ。
【請求項１４】アセンブリの出力光ビームを監視する方法であって、ア）所定の光路に沿って始点から光を射出する段階と、イ）前記所定の光路上で前記光の一部分から前記出力ビームを形成する段階と
、ウ）反射光が前記始点の周りに広がる面に入射するように、前記所定の光路上
の一つまたはそれ以上の位置において一つまたはそれ以上の他の光部分を前記始
点へ送り返す段階と、エ）前記出力ビームの強度に比例する出力を生成するために、前記面に入射す
るように差し向けられた光を検出する段階と、で構成される方法。
【請求項１５】更に、前記出力ビームの強度を制御するために、前記出力
を使用るる段階で構成されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】前記一つまたはそれ以上の光部分は反射されて前記始点へ
送り返されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】前記面には中心があり、前記始点は実質的に前記面の中心
に位置することを特徴とする請求項１４に記載の方法。