JP2002050824A

JP2002050824A - 半導体レーザーモジュール

Info

Publication number: JP2002050824A
Application number: JP2001155857A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kimura; 俊雄木村; Takashi Shigematsu; 孝繁松; Shinichiro Iizuka; 晋一郎飯塚; Takeshi Aikiyo; 武愛清
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-05-26
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: JP4833440B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コスト化を図り、かつ、放熱性悪化を防止
する。【解決手段】箱形状のパッケージ４の底板４ａにペル
チェモジュール５を固定する。底板４ａは金属により形
成する。パッケージ４の底板４ａ以外の部分（周壁４
ｂ、蓋板４ｃ）は金属よりも安価な樹脂又はセラミック
スによって形成する。パッケージ４全体を金属により形
成する場合に比べて、パッケージ４の材料コストを格段
に削減できる。半導体レーザー素子２と光ファイバ３の
先端とは光結合状態でモジュール化されて内部モジュー
ル２０を構成する。この内部モジュール２０をペルチェ
モジュール５の上部にベース６を介して固定してパッケ
ージ４の内部に収容する。半導体レーザー素子２やペル
チェモジュール５の熱は金属製の底板４ａを介して熱伝
導良く外部に放出されるので、放熱性の悪化を防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信の分野で用
いられる半導体レーザーモジュールに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図５には半導体レーザーモジュールの一
構造例が断面により模式的に示されている。この図５に
示す半導体レーザーモジュール１は、半導体レーザー素
子２と光ファイバ３の先端とを光学的に結合させてモジ
ュール化したものである。

【０００３】つまり、図５に示すように、箱形状のパッ
ケージ４の底板４ａ上にはペルチェモジュール５が設け
られている。このペルチェモジュール５は複数のペルチ
ェ素子５ａが板部材５ｂ，５ｃによって挟み込まれた形
態と成し、例えば、放熱側の板部材５ｂが上記パッケー
ジ４の底板４ａに半田により固定されている。上記板部
材５ｂ，５ｃは、アルミナやアルミナイトライド（窒化
アルミ）等のセラミックス材料により構成されている。

【０００４】上記ペルチェモジュール５の吸熱側の板部
材５ｃ上には金属製のベース６が設けられ、このベース
６の上部には基台７，８と第１レンズホルダー９が固定
されている。上記基台８には半導体レーザー素子２が設
けられると共に、該半導体レーザー素子２の温度を検出
するサーミスタ１０が設けられている。また、上記基台
７には上記半導体レーザー素子２の発光状態を監視する
モニター用フォトダイオード１１が設けられている。さ
らに、上記第１レンズホルダー９は第１レンズ１２を保
持している。

【０００５】上記パッケージ４の周壁４ｂには上記半導
体レーザー素子２に上記第１レンズ１２を介して対向す
る領域に開口部が設けられており、この開口端縁からパ
ッケージ４の外側と内側のそれぞれに向けて筒壁部１３
が突出形成されている。この筒壁部１３のパッケージ内
側開口部には透光窓１４が設けられており、また、上記
筒壁部１３のパッケージ外側開口部には第２レンズホル
ダー１５が嵌合挿入されている。この第２レンズホルダ
ー１５の内部には第２レンズ１６が固定されている。

【０００６】上記第２レンズホルダー１５のパッケージ
外側部位にはスライドリング１７が取り付けられてお
り、このスライドリング１７の内部にはフェルール１８
が挿入され、該フェルール１８には光ファイバ３の先端
側が挿通固定されている。

【０００７】上記半導体レーザー素子２と第１レンズ１
２と第２レンズ１６と光ファイバ３の先端とは半導体レ
ーザー素子２と光ファイバ３の先端とが良好な光結合状
態となるように位置合わせが成された状態で固定されて
いる。

【０００８】また、上記パッケージ４の内部は気密封止
されており、その封止されたパッケージ４の内部は乾燥
した不活性ガスの雰囲気状態と成し、パッケージ４の内
部に設けられた半導体レーザー素子２や電気回路が結露
により故障するのを防止している。

【０００９】図５に示す半導体レーザーモジュール１は
上記のように構成されている。このような半導体レーザ
ーモジュール１では、上記半導体レーザー素子２からレ
ーザー光が放射されると、この放射されたレーザー光は
前記第１レンズ１２と第２レンズ１６から成る結合用光
学系によって集光されて光ファイバ３に入射し、光ファ
イバ３内を伝搬して所望の用途に使用される。

【００１０】上記半導体レーザー素子２から放射される
レーザー光の強度および波長は半導体レーザー素子２自
体の温度に応じて変動する。このため、上記レーザー光
の強度および波長を一定に制御すべく、サーミスタ１０
から出力される出力値に基づいて、半導体レーザー素子
２の温度が一定となるようにペルチェモジュール５への
通電量を制御して、半導体レーザー素子２の温度制御を
行っている。この温度制御により、半導体レーザー素子
２はほぼ一定の温度に保たれて、半導体レーザー素子２
から放射されるレーザー光の強度および波長を一定にす
ることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な半導体レーザーモジュール１はその下方側にヒートシ
ンク（図示せず）が配設され、上記パッケージ４の内部
の半導体レーザー素子２やペルチェモジュール５から発
せられた熱はパッケージ４の底板４ａを介して上記ヒー
トシンクに放熱される。この放熱の流れをスムーズに行
わせるために、上記パッケージ４の底板４ａを金属によ
り構成している。特に、その底板４ａは、上記ペルチェ
モジュール５との半田結合部の損傷防止を考慮してペル
チェモジュール５の板部材５ｂと熱膨張率が近く、か
つ、熱伝導率が大きい金属（例えばＣｕＷ合金）によ
り、構成されることが多い。

【００１２】また、上記パッケージ４の周壁４ｂと蓋板
４ｃは多数種の金属のうち、熱伝導率が低い金属（例え
ばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金）により構成されている。それ
というのは次に示すような理由による。つまり、上記パ
ッケージ４の周壁４ｂと蓋板４ｃは、パッケージ４の内
部を気密封止するために、シーム溶接（抵抗溶接）等の
溶接により接合される。また、上記周壁４ｂの筒壁部１
３内に嵌合挿入される第２レンズホルダー１５はステン
レスにより構成されており、この第２レンズホルダー１
５と上記筒壁部１３は例えばＹＡＧ溶接により固定され
る。このように、パッケージ４の周壁４ｂと蓋板４ｃに
はそれぞれ溶接される部位を有するため、溶接性を確保
する観点から、上記の如く多数種の金属のうちの熱伝導
率が低い金属により構成されている。

【００１３】しかしながら、上記のように、パッケージ
４を構成する底板４ａ、周壁４ｂ、蓋板４ｃの全てが金
属材料により構成されているために、パッケージ４の材
料コストが高く、これにより、半導体レーザーモジュー
ル１の低コスト化を妨げているという問題があった。

【００１４】そこで、パッケージ４の全体を樹脂により
構成して、該パッケージ４の材料コストを下げることが
考えられるが、そのようにパッケージ４全体を樹脂によ
り形成すると、樹脂は金属に比べて格段に熱伝導率が劣
ることから、半導体レーザー素子２やペルチェモジュー
ル５から発生した熱をうまくパッケージ４の底板４ａを
介してヒートシンクに放熱することができなくなる。

【００１５】このように、半導体レーザー素子２やペル
チェモジュール５の放熱性が悪化することにより、ペル
チェモジュール５に大きな負荷がかかることとなり、ペ
ルチェモジュール５での消費電力が増大してしまう。そ
のような半導体レーザーモジュール１は、実質的に、例
えば７０℃以上というような高温環境下での使用ができ
ない。

【００１６】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的は、高温環境下で使用可能で、
しかも、低コストの半導体レーザーモジュールを提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決す
る手段としている。すなわち、第１の発明は、半導体レ
ーザー素子が光ファイバの先端と光結合状態でパッケー
ジ内に収容配置されている形態と成し、上記パッケージ
内には上記半導体レーザー素子の温度を調整するペルチ
ェモジュールが設けられている半導体レーザーモジュー
ルにおいて、上記パッケージは、底板とこの底板上に立
設する周壁とを有する箱形状と成し、このパッケージの
底板には上記ペルチェモジュールが固定されており、そ
のパッケージの底板は金属により構成され、周壁は樹脂
又はセラミックスによって構成されていることを特徴と
して構成されている。

【００１８】第２の発明は、上記第１の発明の構成を備
え、パッケージの底板にはアンカーリブが上方側に向け
て立設されており、パッケージの周壁には上記アンカー
リブが埋設固定されていることを特徴として構成されて
いる。

【００１９】第３の発明は、上記第２の発明の構成を備
え、パッケージの周壁は射出成形によりアンカーリブと
固定されていることを特徴として構成されている。

【００２０】第４の発明は、半導体レーザー素子が光フ
ァイバの先端と光結合状態でパッケージ内に収容配置さ
れている形態と成し、上記パッケージ内には上記半導体
レーザー素子の温度を調整するペルチェモジュールが設
けられている半導体レーザーモジュールにおいて、上記
パッケージは、底板とこの底板上に立設する周壁とを有
する箱形状と成し、該パッケージの少なくとも底板と周
壁が樹脂あるいはセラミックスにより構成されており、
そのパッケージの底板には開口部が形成され、上記ペル
チェモジュールはその底面を上記パッケージの開口部か
ら露出させて設けられていることを特徴として構成され
ている。

【００２１】第５の発明は、上記第４の発明の構成を備
え、パッケージの開口部から露出しているペルチェモジ
ュールの底面はパッケージの底面と略同一面に配置され
ていることを特徴として構成されている。

【００２２】第６の発明は、上記第１〜第５の発明の何
れか１つの発明の構成を備え、光ファイバの先端と半導
体レーザー素子は光結合状態でモジュール化されて内部
モジュールを構成しており、この内部モジュールはペル
チェモジュールの上部に直接的に又はベースを介して間
接的に配設されていることを特徴として構成されてい
る。

【００２３】第７の発明は、上記第１〜第５の発明の何
れか１つの発明の構成を備え、光結合状態の光ファイバ
の先端部と半導体レーザ素子は両方共にペルチェモジュ
ールの上部にベースを介して固定されていることを特徴
として構成されている。

【００２４】上記構成の発明において、例えば、ペルチ
ェモジュールが固定されるパッケージの底板を金属によ
り構成し、パッケージの周壁は樹脂あるいはセラミック
スにより構成する。これにより、ペルチェモジュールか
ら発せられた熱を、熱伝導率が良い金属製の底板を介し
て外部に放熱することができ、半導体レーザーモジュー
ルの放熱性劣化を防止することができる。その上、上記
の如く、パッケージの周壁は金属よりも安価な樹脂ある
いはセラミックスにより構成されるので、パッケージ全
体を金属によって構成する場合に比べて、パッケージの
材料コストを安価に抑制することができる。

【００２５】また、パッケージの少なくとも底板と周壁
を樹脂あるいはセラミックスにより構成し、そのパッケ
ージの底板に開口部を設け、ペルチェモジュールはその
底面を上記パッケージの開口部から露出させて設けられ
ているものにあっては、ペルチェモジュールの熱を直接
的に外部に放熱させることができ、より一層、半導体レ
ーザーモジュールの放熱性を向上させることができる。
さらに、パッケージの全体を金属よりも安価な樹脂ある
いはセラミックスにより構成することで、パッケージの
材料コストをより一層削減することができる。

【００２６】このように、半導体レーザーモジュールの
放熱性および温度特性の劣化を抑制しつつ、パッケージ
の材料コストを下げることが可能となり、半導体レーザ
ーモジュールの低コスト化を促進させることができる。

【００２７】さらに、光ファイバの先端と半導体レーザ
ー素子は光結合状態でモジュール化されて内部モジュー
ルを構成し、この内部モジュールがペルチェモジュール
の上部に直接的にあるいはベースを介して間接的に配設
されているものにあっては、半導体レーザーモジュール
が高温環境下に置かれてパッケージの例えば樹脂製の周
壁が熱膨張しても、半導体レーザー素子と光ファイバは
光結合状態でモジュール化されているために、パッケー
ジの周壁の熱膨張が半導体レーザー素子と光ファイバの
高精度な調芯状態に悪影響を及ぼさず、これにより、温
度変化に対して安定した半導体レーザーモジュールを提
供することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、この発明に係る実施形態
例を図面に基づいて説明する。

【００２９】図１には第１実施形態例の半導体レーザー
モジュールが断面図により模式的に示されている。な
お、この第１実施形態例の説明において、前記従来例と
同一名称部分には同一符号を付し、その共通部分の重複
説明は省略する。

【００３０】この第１実施形態例において最も特徴的な
ことは、パッケージ４の底板４ａを金属により構成し、
それ以外の周壁４ｂ、蓋板４ｃを樹脂により構成したこ
とである。また、この第１実施形態例では、半導体レー
ザー素子２と光ファイバ３の先端は光結合状態でモジュ
ール化された内部モジュール２０の形態でもってパッケ
ージ４内に収容配置したことも特徴的なことである。

【００３１】すなわち、この第１実施形態例では、パッ
ケージ４は箱形状と成し、図２に示すような底板４ａを
有している。この底板４ａは熱伝導率が良い例えばＣｕ
Ｗ等の金属により構成されており、この底板４ａの周縁
部にはアンカーリブ２１が上方側に向けて立設されてい
る。このような形状の底板４ａは、例えば金属粉末をＭ
ＩＭ（Metal Injection Molding）によって成型して形
成する手法や、金属板のプレス加工等の手法を利用して
製造される。

【００３２】このような底板４ａ上に周壁４ｂが立設さ
れている。この第１実施形態例では、上記パッケージ４
の周壁４ｂは樹脂により構成されている。例えば、その
周壁４ｂを構成する樹脂材料としては、エポキシ系の熱
硬化性樹脂（例えばＩＣの封止に汎用されているもの）
や、フェノール系の熱硬化性樹脂等の熱硬化性樹脂が挙
げられる他に、液晶ポリマー（ＬＣＰ）や、ポリエーテ
ルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ポリエーテルイミド
や、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）や、ポリブチ
レンテレフタレート（ＰＢＴ）や、ポリフェニレンエー
テル（ＰＰＥ）や、ポリカーボネイト（ＰＣ）や、ポリ
アミド等の熱可塑性樹脂（所謂、エンジニアリングプラ
スチック）等が挙げられる。また、上記熱硬化性樹脂や
熱可塑性樹脂等の樹脂に、ガラスフィラー又はガラスビ
ーズを混入させてもよい。その混入割合を適宜に選択す
ることによって、上記周壁４ｂの線膨張率を調整するこ
とが可能である。なお、上記ガラスビーズを使用する際
には、平均粒径を３０μｍ以下とすることが好ましい。

【００３３】この第１実施形態例では、上記周壁４ｂに
は図１に示すように前記底板４ａのアンカーリブ２１が
埋設されている。このような樹脂製の周壁４ｂは成型技
術（例えば射出成形）により底板４ａ上に形作られてい
る。つまり、周壁４ｂは成形と同時に底板４ａ上に組み
込み固定されている。具体的には、周壁４ｂを熱硬化性
の樹脂により構成する場合にはトランスファ成形によっ
て形成され、また、周壁４ｂを熱可塑性樹脂により構成
する場合にはインジェクション成形によって形成され
る。なお、金属製の底板４ａと樹脂製の周壁４ｂとの密
着性および耐湿性を考慮した場合には、熱硬化性のエポ
キシ樹脂をトランスファ成形して周壁４ｂを形作ること
が望ましい。

【００３４】図２に示すように、この第１実施形態例で
は、上記底板４ａのアンカーリブ２１には小孔２２が複
数形成されている。このために、上記周壁４ｂの成型時
に溶融した樹脂材料が上記小孔２２の内部に入り込み、
この状態で硬化する結果、上記小孔２２の内部に周壁４
ｂの一部が嵌まった状態となり、周壁４ｂが底板４ａか
ら抜けてしまうのを防止することができる。

【００３５】図１に示すように、上記底板４ａにはペル
チェモジュール５が半田により固定され、このペルチェ
モジュール５の上部にはベース６が例えば半田や、熱伝
導が良い銀ペースト等の接着材料により固定され、その
ベース６上には上記同様に熱伝導が良い接着材料によっ
て内部モジュール２０が固定されている。

【００３６】この第１実施形態例では、上記内部モジュ
ール２０は同軸型レーザーモジュールである。該内部モ
ジュール２０はステム２５を有し、このステム２５には
半導体レーザー素子２が支持部２６を介して固定されて
いる。また、このステム２５には上記半導体レーザー素
子２を間隔を介して覆うキャップ２７が取り付けられて
いる。このキャップ２７には筒状のレンズホルダー２８
の一端側が例えばＹＡＧ溶接等により固定されている。
そのレンズホルダー２８の内部には集光レンズ３０が固
定されている。

【００３７】さらに、上記レンズホルダー２８の他端側
にはスライドリング３１が取り付けられ、このスライド
リング３１にはフェルール３２の先端側が嵌合挿入され
ている。該フェルール３２には光ファイバ３の先端側が
挿通固定されている。その光ファイバ３の先端が前記集
光レンズ３０を介して半導体レーザー素子２と光結合す
るように、半導体レーザー素子２と集光レンズ３０と光
ファイバ３の先端との位置合わせが成された状態で、上
記ステム２５とキャップ２７とレンズホルダー２８とス
ライドリング３１とフェルール３２が固定されて一体化
されている。

【００３８】なお、図中の符号３３は前記ステム２５と
キャップ２７により封止された空間内部の回路に導通接
続するリード線を表している。また、上記内部モジュー
ル２０の内部は乾燥した不活性ガス等の雰囲気状態と成
している。さらに、上記内部モジュール２０には半導体
レーザー素子２の発光状態を監視するフォトダイオード
が、また、ベース６には半導体レーザー素子２の温度を
検出するサーミスタがそれぞれ設けられているが、図１
では、それらの図示が省略されている。

【００３９】上記のような内部モジュール２０が、前記
したようにペルチェモジュール５の上部に固定されてい
る。例えば、上記内部モジュール２０をペルチェモジュ
ール５上に半田により固定する際に、その半田付けによ
る加熱によってパッケージ４の周壁４ｂ等の樹脂製の部
位が変形する虞がある場合には、ペルチェモジュール５
の上部側の板部材５ｃを加熱させる方向の電流を通電さ
せて上記板部材５ｃを加熱しながら半田付けを行う。こ
れにより、パッケージ４が高温に加熱されるのを防止す
ることができ、樹脂製の周壁４ｂ等の熱変形を回避する
ことができる。

【００４０】上記内部モジュール２０から引き出された
光ファイバ３は前記周壁４ｂに形成された開口部から外
部に導出されており、接着剤３４等によって上記開口部
が塞がれると共に、光ファイバ３が固定されている。

【００４１】上記ペルチェモジュール５とベース６と内
部モジュール２０が設置された状態で、周壁４ｂの上方
に蓋板４ｃが例えば接着剤により固定されてパッケージ
４の内部が封止されている。

【００４２】この第１実施形態例によれば、パッケージ
４の底板４ａ以外の部分を金属よりも安価な樹脂によっ
て構成したことから、パッケージ４全体を金属によって
構成する場合に比べて、パッケージ４の材料コストを大
幅に削減することができる。

【００４３】その上、ペルチェモジュール５が当接する
パッケージ４の底板４ａは金属により構成したので、半
導体レーザー素子２やペルチェモジュール５から発生し
た熱を上記金属製の底板４ａを介して熱伝導良く外部に
放熱することができる。これにより、上記の如く、パッ
ケージ４の材料コストの削減を図りつつ、放熱性の悪化
を防止することができる。これにより、高温環境下での
使用が可能な半導体レーザーモジュール１を安価で提供
することができる。

【００４４】また、この第１実施形態例では、半導体レ
ーザー素子２と光ファイバ３の先端とは光結合状態でモ
ジュール化されて内部モジュール２０を構成し、この内
部モジュール２０がペルチェモジュール５の上部に配置
される構成であるので、次に示すような問題を防止する
ことができる。

【００４５】その問題とは、半導体レーザー素子２と、
第１レンズ１６と、光ファイバ３の先端部とはマイクロ
メートルレベルの位置精度で調芯固定されるが、例え
ば、図５に示すように半導体レーザー素子２と第１レン
ズ１２はパッケージ４の内部の金属製のベース６の上部
に配置され、また、第２レンズ１６や光ファイバ３の先
端は金属製の第２レンズホルダー１５やスライドリング
１７によってパッケージ４の周壁４ｂに装着されている
構造である場合に、パッケージ４の周壁４ｂを樹脂によ
り構成すると、樹脂と金属は熱膨張率が大きく異なるこ
とから、半導体レーザーモジュール１の周囲の環境温度
が上昇した際に、半導体レーザー素子２と第１レンズ１
２と第２レンズ１６と光ファイバ３の先端との位置ずれ
が生じて、光結合状態が悪くなり、光出力が著しく低下
してしまうという問題発生の虞がある。

【００４６】これに対して、この第１実施形態例では、
上記の如く、光ファイバ３の先端は集光レンズ３０を介
して半導体レーザー素子２と光結合した状態でモジュー
ル化されて内部モジュール２０を構成し、この内部モジ
ュール２０がベース６の上部に配設されていることか
ら、環境温度変動が生じても上記のような位置ずれの問
題を回避することができ、これにより、環境温度上昇に
起因した光結合状態の悪化問題を確実に防止することが
できて、より一層確実に高温環境下で使用が可能な半導
体レーザーモジュール１を提供することができる。

【００４７】また、パッケージ４の周壁４ｂを樹脂やセ
ラミックスで形成した場合、図５に示す構造では、周壁
４ｂとスライドリング１７とのＹＡＧ溶接による固定は
困難である。このため、例えば、接着等のその他の固定
手段によってスライドリング１７を周壁４ｂに固定する
と、光ファイバ３の先端と半導体レーザー素子２との安
定した光結合状態を維持できない可能性がある。

【００４８】これに対して、この第１実施形態例では、
光ファイバ３の先端と半導体レーザー素子２を光結合状
態でモジュール化したので、周壁４ｂを樹脂やセラミッ
クスにより形成しても、固定手段によらずに、光ファイ
バ３の先端と半導体レーザー素子２の安定した光結合状
態を維持することができることとなる。

【００４９】さらに、パッケージ４に樹脂を用いた場合
には、その樹脂から発生するガスが半導体レーザー素子
２の端面に付着することがある。これにより、半導体レ
ーザー素子２の光出力低下等の問題を引き起こすことが
ある。これに対して、この第１実施形態例では、半導体
レーザー素子２を内部モジュール２０の内部に収納した
ので、そのような問題を克服することができる。

【００５０】この第１実施形態例に示した構成は、特
に、大きな熱を発する１４８０nm帯のエルビウムドープ
ファイバ増幅器の励起用の半導体レーザー素子２を備え
る場合に、有効である。

【００５１】以下に、第２実施形態例を説明する。な
お、この第２実施形態例の説明において、前記第１実施
形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部
分の重複説明は省略する。

【００５２】この第２実施形態例において特徴的なこと
は、パッケージ４の全体が樹脂により構成されており、
パッケージ４の底部（底板）には、図３に示すように、
穴部３６が形成され、その穴部３６の開口部からペルチ
ェモジュール５の底面を露出させる構成としたことであ
る。それ以外の構成は前記第１実施形態例とほぼ同様で
ある。

【００５３】上記したように、この第２実施形態例で
は、パッケージ４の全体が樹脂により構成されている。
このパッケージ４を構成する樹脂材料は、前記第１実施
形態例で述べたような例えば熱硬化性樹脂や熱可塑性樹
脂等が挙げられる。

【００５４】この樹脂製のパッケージ４の底部には前記
の如く穴部３６が設けられており、ペルチェモジュール
５はその底面を上記穴部３６の開口部から露出させて設
けられている。この第２実施形態例では、上記開口部か
ら露出しているペルチェモジュール５の底面はパッケー
ジ４の底面とほぼ同一面と成している。これにより、半
導体レーザーモジュール１の底面側にヒートシンクを配
置させた際に、上記ペルチェモジュール５の底面を直接
的にヒートシンクに当接させることが可能となってい
る。

【００５５】この第２実施形態例では、図３に示すよう
に、上記ペルチェモジュール５の下部側（放熱側）の板
部材５ｂは上部側（吸熱側）の板部材５ｃよりも大きく
形成されている。上記パッケージ４の底部の穴部３６は
パッケージ外側から内側に向かうに従って段階的に（図
示の例では２段階で）狭くなっており、その段部３８に
上記ペルチェモジュール５の放熱側の板部材５ｂが係止
して位置決めされ、上記の如くペルチェモジュール５の
底面とパッケージ４の底面とがほぼ同一面に配置されて
いる。

【００５６】上記のように、ペルチェモジュール５の放
熱側の板部材５ｂを吸熱側の板部材５ｃよりも大きく
し、かつ、穴部３６の内部に段部３８を形成して上記板
部材５ｂの位置決めを容易にする構造とすることによ
り、ペルチェモジュール５をパッケージ４の底部に位置
決め・接着固定する作業が簡単となり、かつ、上記板部
材５ｂによって穴部３６の開口部を確実に塞いでパッケ
ージ４の内部を気密封止することができる。

【００５７】また、上記のように、ペルチェモジュール
５の放熱側の板部材５ｂの大きさを大きくすることによ
って、放熱性をさらに向上させることができる。

【００５８】この第２実施形態例によれば、パッケージ
４の全体を樹脂により構成したので、パッケージ４の材
料コストをより一層安価にすることができ、半導体レー
ザーモジュール１の低コスト化をさらに促進させること
が容易となる。しかも、パッケージ４の底部に穴部３６
を設け、この穴部３６の開口部からペルチェモジュール
５の底面を露出させるので、ペルチェモジュール５の熱
を直接的に外部に放熱させることができ、半導体レーザ
ーモジュール１の放熱性を向上させることができる。

【００５９】特に、この第２実施形態例では、ペルチェ
モジュール５の底面とパッケージ４の底面とをほぼ同一
面としたので、ペルチェモジュール５の底面をヒートシ
ンクに直接的に当接させることができ、ペルチェモジュ
ール５の底面からヒートシンクに直接的に熱をより効率
的に放出することができることとなり、ペルチェモジュ
ール５の放熱性を飛躍的に向上させることができる。

【００６０】また、この第２実施形態例では、上記のよ
うに、パッケージ４の底部に設けた穴部３６の開口部か
らペルチェモジュール５の底面を露出させ、該ペルチェ
モジュール５の底面とパッケージ４の底面とをほぼ同一
面としたので、パッケージ４の底部に上記ペルチェモジ
ュール５の放熱側の板部材５ｂが埋設されている態様と
成し、パッケージ４の底板の上に上記ペルチェモジュー
ル５の放熱側の板部材５ｂが固定される場合に比べて、
半導体レーザーモジュールの薄型化を図ることができ
る。

【００６１】さらに、この第２実施形態例においても、
第１実施形態例と同様に、半導体レーザー素子２と光フ
ァイバ３の先端とは内部モジュール２０の形態でもって
パッケージ４の内部に収容配置される。このため、パッ
ケージ４の周壁４ｂを樹脂により構成しても、環境温度
上昇に起因した光結合状態悪化の事態発生を確実に防止
することができる。また、ＹＡＧ溶接困難に起因して光
結合状態の安定化が難しくなることも防止することがで
きる。さらに、周壁４ｂの樹脂から発生した揮発性ガス
によって半導体レーザー素子２の端面が付着して半導体
レーザー素子２の光出力が低下することも防止すること
ができる。

【００６２】なお、この発明は上記各実施形態例に限定
されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例
えば、上記第１実施形態例では、パッケージ４の底板４
ａ以外の部分は樹脂により構成し、また、第２実施形態
例では、パッケージ４の全体を樹脂により構成したが、
例えば、上記樹脂に代えて、アルミナや窒化アルミ等の
セラミックスにより構成してもよい。

【００６３】また、上記第１実施形態例では、パッケー
ジ４の蓋板４ｃは周壁４ｂと同様な樹脂あるいはセラミ
ックスにより構成されていたが、その蓋板４ｃは金属に
より構成してもよい。さらに、上記第２実施形態例で
は、パッケージ４の全体が樹脂あるいはセラミックスに
より構成されていたが、パッケージ４の蓋板４ｃは金属
により構成してもよい。

【００６４】さらに、上記第１実施形態例では、アンカ
ーリブ２１には周壁４ｂの抜け対策用の小孔２２が設け
られていたが、底板４ａと周壁４ｂとの接着性が非常に
良い材料の組み合わせである場合や、例えば、アンカー
リブ２１の先端側を折り曲げて周壁４ｂが抜けるのを防
止する等の他の抜け対策用の手段が講じられている場合
や、アンカーリブ２１と周壁４ｂとの固定強度が十分に
得られている場合等には、アンカーリブ２１に上記小孔
２２を設けなくともよい。

【００６５】さらに、上記各実施形態例では、半導体レ
ーザー素子２と光ファイバ３の先端とは内部モジュール
２０の形態でもってパッケージ４の内部に収容配置され
ていたが、内部モジュール２０の形態としなくともよ
い。

【００６６】例えば、図４に示すように、光結合状態の
光ファイバ３の先端部と半導体レーザ素子２とが両方共
にベース６上に固定されている構成としてもよい。つま
り、この図４に示す例では、光ファイバ３の先端部は光
ファイバ支持部材４０に挿通固定されており、この光フ
ァイバ支持部材４０は固定部材４１によりベース６上に
固定されている。また、ベース６上にはレンズ固定部材
４２およびレーザ素子固定部材（チップキャリア）４３
が固定配設されており、レーザ素子固定部材４３によっ
て半導体レーザ素子２がベース６上に固定され、また、
光ファイバ３の先端部と半導体レーザ素子２との間に
は、レンズ４４がレンズホルダー４５とレンズ固定部材
４２を介してベース６上に固定されている。

【００６７】なお、上記光ファイバ３の先端とレーザ素
子２はレンズ４４を介して光結合する適切な位置でそれ
ぞれ位置決め固定されている。また、光ファイバ３が挿
通しているパッケージ４の貫通孔４７には図示されてい
ない封止部材が設けられており、パッケージ４の内部は
気密封止されている構成と成している。さらに、図４中
の符号４６はヒートシンクを示している。

【００６８】この図４に示す構成では、光ファイバ３の
先端部と半導体レーザ素子２は両方共に、光結合状態で
ベース６上に固定されているので、パッケージ４の周壁
４ｂが熱膨張しても、光ファイバ３の先端部と半導体レ
ーザ素子２の光結合状態は損なわれず、高温環境下での
使用に耐え得るものとなる。

【００６９】この図４に示す例では、光ファイバ３の先
端部と半導体レーザ素子２はレンズ４４を用いて光結合
する構成であったが、例えば、光ファイバ３の先端部が
レンズに加工されているレンズドファイバを用いて半導
体レーザ素子２と光結合する構成としてもよい。この場
合には、図４に示すレンズ４４を省略することができ
る。また、この場合にも、光ファイバ（レンズドファイ
バ）３の先端部と半導体レーザ素子２は両方共にベース
６上に固定される。このため、図４に示す構成と同様
に、パッケージ４の周壁４ｂが熱膨張しても、光ファイ
バ３の先端部と半導体レーザ素子２の光結合状態は損な
われず、高温環境下での使用に耐え得るものとなる。

【００７０】なお、図４の例では、第１実施形態例に示
したように、パッケージ４の底板４ａ上にペルチェモジ
ュール５が固定されている構成であったが、もちろん、
第２実施形態例の如く、パッケージ４の底部の開口部か
らペルチェモジュール５の底面を露出させる構成として
もよいものである。

【００７１】さらに、上記第２実施形態例では、パッケ
ージ４の底部の開口部から露出しているペルチェモジュ
ール５の底面はパッケージ４の底面と略同一面と成して
いたが、上記ペルチェモジュール５の底面はパッケージ
４の底部の開口部から露出されていればよく、例えば、
上記ペルチェモジュール５の底面はパッケージ４の底面
よりも突出した形態としてもよい。また、上記ペルチェ
モジュール５の底面はパッケージ４の底面よりも引っ込
んだ形態としてもよいが、ペルチェモジュール５とヒー
トシンクとの密着性を考慮すると、上記の如く、ペルチ
ェモジュール５の底面はパッケージ４の底面と略同一
面、あるいは、パッケージ４の底面よりも突出した形態
である方が好ましい。

【００７２】

【発明の効果】半導体レーザーモジュールのパッケージ
の底板にペルチェモジュールが固定され、その底板は金
属により構成され、パッケージの周壁は樹脂又はセラミ
ックスにより構成されている発明にあっては、パッケー
ジの底板は金属によって構成するが、パッケージの周壁
は金属よりも安価な樹脂やセラミックスにより形成され
ることから、パッケージ全体を金属によって構成する場
合に比べて、パッケージの材料コストを削減することが
できる。これにより、半導体レーザーモジュールの低コ
スト化を図ることが容易となる。

【００７３】また、上記の如く、ペルチェモジュールが
固定される底板は金属により構成されることから、ペル
チェモジュールから発せられた熱は上記金属製の底板を
介して熱伝導良く外部に放出することができて、半導体
レーザーモジュールの放熱性の悪化を回避することがで
きる。これにより、高温環境下での使用が可能となる。

【００７４】上記のように、高温環境下での使用にも十
分に耐え得る半導体レーザーモジュールを安価で提供す
ることが可能となる。

【００７５】パッケージの底板にはアンカーリブが立設
されており、パッケージの周壁には上記アンカーリブが
埋設されてパッケージの底板が周壁に一体的に固定形成
されているものにあっては、パッケージの底板と周壁と
が分離してしまうという破損発生を大幅に低減すること
ができ、半導体レーザーモジュールの機械的な信頼性を
高めることができる。

【００７６】さらに、パッケージの周壁は射出成形によ
りアンカーリブと固定されたものにあっては、周壁と底
板をより確実に一体化することができて、半導体レーザ
ーモジュールの機械的な信頼性をより高めることができ
る。また、パッケージの周壁を成形すると同時に底板に
組み込まれるので、周壁を形成した後にその周壁を底板
に取り付けるという製造工程の順で製造する場合に比べ
て、半導体レーザーモジュールの製造工程の簡略化を図
ることができる。

【００７７】パッケージの底板と周壁が樹脂又はセラミ
ックスにより構成され、パッケージの底板には開口部が
設けられ、ペルチェモジュールはその底面を上記パッケ
ージの開口部から露出させて設けられている発明にあっ
ては、パッケージの底板と周壁を樹脂やセラミックスに
より構成したので、パッケージの材料コストをより一層
削減することができ、半導体レーザーモジュールの低コ
スト化をより促進させることができる。

【００７８】また、ペルチェモジュールの底面はパッケ
ージの底部の開口部から露出しているので、ペルチェモ
ジュールの熱は直接的に外部に放出されることとなり、
放熱性を格段に向上させることができる。これにより、
上記同様に、高温環境下で使用することが可能な半導体
レーザーモジュールを安価で提供することができる。

【００７９】さらに、上記パッケージの底板の開口部か
ら露出しているペルチェモジュールの底面がパッケージ
の底面と略同一面と成しているものにあっては、パッケ
ージの下方側に配設されるヒートシンクにペルチェモジ
ュールの底面を直接的に当接させることができて、ペル
チェモジュールから効率良く熱をヒートシンクに放出す
ることができる。これにより、より一層放熱性を向上さ
せることができる。

【００８０】光ファイバの先端と半導体レーザー素子は
光結合状態でモジュール化されて内部モジュールを構成
しており、この内部モジュールがペルチェモジュールの
上部に配設されている発明や、光結合状態の光ファイバ
の先端部と半導体レーザ素子が両方共にペルチェモジュ
ールの上部にベースを介して固定されている発明にあっ
ては、環境温度変化に起因して光ファイバの先端と半導
体レーザー素子との光結合状態が崩れるという問題発生
を確実に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態例の半導体レーザー
モジュールを断面により示すモデル図である。

【図２】図１に示す半導体レーザーモジュールのパッケ
ージの底板を模式的に示す説明図である。

【図３】第２実施形態例の半導体レーザーモジュールを
断面により示すモデル図である。

【図４】その他の実施形態例を示す説明図である。

【図５】従来の半導体レーザーモジュールの一構造例を
示すモデル図である。

【符号の説明】

１半導体レーザーモジュール２半導体レーザー素子３光ファイバ４パッケージ４ａ底板４ｂ周壁５ペルチェモジュール６ベース２０内部モジュール２１アンカーリブ３６穴部

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者愛清武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 DA04 DA05 DA36 DA38 5F073 AB27 AB28 BA02 EA28 FA25 GA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザー素子が光ファイバの先端
と光結合状態でパッケージ内に収容配置されている形態
と成し、上記パッケージ内には上記半導体レーザー素子
の温度を調整するペルチェモジュールが設けられている
半導体レーザーモジュールにおいて、上記パッケージ
は、底板とこの底板上に立設する周壁とを有する箱形状
と成し、このパッケージの底板には上記ペルチェモジュ
ールが固定されており、そのパッケージの底板は金属に
より構成され、周壁は樹脂又はセラミックスによって構
成されていることを特徴とする半導体レーザーモジュー
ル。
【請求項２】パッケージの底板にはアンカーリブが上
方側に向けて立設されており、パッケージの周壁には上
記アンカーリブが埋設固定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ーモジュール。
【請求項３】パッケージの周壁は射出成形によりアン
カーリブと固定されていることを特徴とした請求項２記
載の半導体レーザーモジュール。
【請求項４】半導体レーザー素子が光ファイバの先端
と光結合状態でパッケージ内に収容配置されている形態
と成し、上記パッケージ内には上記半導体レーザー素子
の温度を調整するペルチェモジュールが設けられている
半導体レーザーモジュールにおいて、上記パッケージ
は、底板とこの底板上に立設する周壁とを有する箱形状
と成し、該パッケージの少なくとも底板と周壁が樹脂あ
るいはセラミックスにより構成されており、そのパッケ
ージの底板には開口部が形成され、上記ペルチェモジュ
ールはその底面を上記パッケージの開口部から露出させ
て設けられていることを特徴とする半導体レーザーモジ
ュール。
【請求項５】パッケージの開口部から露出しているペ
ルチェモジュールの底面はパッケージの底面と略同一面
に配置されていることを特徴とする請求項４記載の半導
体レーザーモジュール。
【請求項６】光ファイバの先端と半導体レーザー素子
は光結合状態でモジュール化されて内部モジュールを構
成しており、この内部モジュールはペルチェモジュール
の上部に直接的に又はベースを介して間接的に配設され
ていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか
１つに記載の半導体レーザーモジュール。
【請求項７】光結合状態の光ファイバの先端部と半導
体レーザ素子は両方共にペルチェモジュールの上部にベ
ースを介して固定されていることを特徴とした請求項１
乃至請求項５の何れか１つに記載の半導体レーザモジュ
ール。