JP2002341194A - Semiconductor laser module and method for manufacturing semiconductor laser module - Google Patents
Semiconductor laser module and method for manufacturing semiconductor laser moduleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザモジュ
ールに係わり、特に半導体レーザ素子に対して光ファイ
バの位置合わせを精度良く行うことのできる半導体レー
ザモジュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser module, and more particularly to a semiconductor laser module capable of accurately positioning an optical fiber with respect to a semiconductor laser element.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体レーザモジュールは、半導体レー
ザ素子を所望の温度に保持すると共に、これから出力さ
れるレーザビームを光ファイバに光学的に結合させてい
る。2. Description of the Related Art In a semiconductor laser module, a semiconductor laser element is maintained at a desired temperature, and a laser beam outputted from the semiconductor laser module is optically coupled to an optical fiber.
【0003】ところで、980nm帯の光を出力する半
導体レーザ素子はその放射パターンが、垂直放射角に付
いて20〜40度であるのに対して、水平放射角が5〜
15度であり、楕円形状を有している。このため、モー
ドフィールド径が真円に近い光ファイバと結合すると、
過剰損失が発生する。Meanwhile, a semiconductor laser device that outputs light in the 980 nm band has a radiation pattern of 20 to 40 degrees with respect to a vertical radiation angle, whereas a horizontal radiation angle of 5 to 40 degrees.
It is 15 degrees and has an elliptical shape. Therefore, when coupled with an optical fiber whose mode field diameter is close to a perfect circle,
Excessive loss occurs.
【0004】このような問題を解決するために、従来で
は半導体レーザ素子と光ファイバの間に円柱レンズを配
置するという手法が採られている。円柱レンズで垂直方
向のみ集光させることで、半導体レーザ素子から出力さ
れたビーム形状を円形に近づける手法である。しかしな
がら、この手法を採用した場合、水平方向にはなんら集
光作用が無いので、半導体レーザ素子と光ファイバの間
の結合効率を改善することはできない。[0004] In order to solve such a problem, a method of placing a cylindrical lens between a semiconductor laser element and an optical fiber has conventionally been adopted. This is a technique in which a beam output from a semiconductor laser element is made close to a circle by condensing light only in the vertical direction with a cylindrical lens. However, when this method is employed, there is no light condensing action in the horizontal direction, so that the coupling efficiency between the semiconductor laser device and the optical fiber cannot be improved.
【0005】もちろん、ビーム整形レンズやファイバそ
れ自体の形状を楕円形にすることも提案されている。し
かしながら前者の場合には装置の構成を複雑にするとい
う問題がある。また後者の場合には、ファイバの加工が
容易でないという問題がある。Of course, it has also been proposed to make the shape of the beam shaping lens or the fiber itself elliptical. However, in the former case, there is a problem that the configuration of the device is complicated. In the latter case, there is a problem that the processing of the fiber is not easy.
【0006】図4は以上の問題を解決するものとして提
案された光ファイバの端部の形状を表わしたものであ
る。実開昭63−89272号公報あるいは特開平8−
271763号公報で開示されたこの提案では、光ファ
イバ11の端部がテーパ状あるいは楔形に加工されてい
る。2つの切断面12、13の交わるライン状の部位1
4はX軸に平行である。この提案の光ファイバ11の場
合には、楔形部分の加工を研磨等の既存の技術を使用す
ることで容易に行うことができる。また、光学レンズを
配置する必要が無いので、その分だけ半導体レーザ素子
と光ファイバを接近させて配置することが可能になる。
この結果、水平方向(図4でX軸方向)に対して光が集
光しないことを特に問題とする必要がなくなる。FIG. 4 shows the shape of the end of an optical fiber proposed to solve the above problem. JP-A-63-89272 or JP-A-8-89272.
In this proposal disclosed in Japanese Patent No. 271763, the end of the optical fiber 11 is processed into a tapered shape or a wedge shape. Line-shaped part 1 where two cut surfaces 12 and 13 intersect
4 is parallel to the X axis. In the case of the proposed optical fiber 11, the processing of the wedge-shaped portion can be easily performed by using an existing technique such as polishing. Further, since there is no need to dispose an optical lens, it is possible to dispose the semiconductor laser element and the optical fiber closer to each other.
As a result, it is not necessary to particularly consider that light does not converge in the horizontal direction (the X-axis direction in FIG. 4).
【0007】図4に示した半導体レーザモジュールの構
成では、半導体レーザ素子と光ファイバが直接結合する
ようになっている。このため、両者の位置関係の調整の
トレランスが厳しいという問題がある。このため、半導
体レーザ素子と光ファイバの間で光学的な位置決めを行
ってYAG溶接でこれらの位置関係を固定すると、現実
には温度等の影響で位置ずれが生じてしまう。In the configuration of the semiconductor laser module shown in FIG. 4, the semiconductor laser element and the optical fiber are directly connected. For this reason, there is a problem that tolerance of adjustment of the positional relationship between the two is strict. For this reason, if optical positioning is performed between the semiconductor laser element and the optical fiber to fix these positional relations by YAG welding, a positional shift actually occurs due to the influence of temperature or the like.
【0008】そこで、光ファイバを取り付けたフェルー
ルにおける半導体レーザ素子側の一端部をまず溶接によ
って固定し、この固定時に生じたずれをフェルールの他
端部側で補正することが提案されている。この提案によ
れば、フェルールの一端側の固定で図4に示すY軸方向
に微妙な位置ずれが生じても、フェルールの他端側の位
置をY軸方向に動かすことで一端側での位置を補正する
ようにしている。位置の補正が完全に行われた状態でフ
ェルールの他端側に同様にYAG溶接を行うことにな
る。Therefore, it has been proposed to fix one end of the ferrule to which the optical fiber is attached, on the side of the semiconductor laser element, by welding first, and to correct the displacement generated at the time of fixing at the other end of the ferrule. According to this proposal, even if a slight displacement occurs in the Y-axis direction shown in FIG. 4 due to the fixation of one end of the ferrule, the position of the one end is moved by moving the position of the other end of the ferrule in the Y-axis direction. Is corrected. After the position is completely corrected, the other end of the ferrule is similarly subjected to YAG welding.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにフェルールを2段階にわたって位置決めしYAG溶
接による固定を行っても、最初のYAG溶接時に誤差が
生じたと同様の理由で、フェルールの他端側に対する2
番目のYAG溶接時にも誤差が生じることは避けられな
い。もちろん、この誤差はフェルールの一端側の固定の
ときに生じる誤差よりも少なくなる傾向があるものの、
誤差の発生は半導体レーザ素子と光ファイバの光学的な
結合に悪影響を及ぼし、結合効率の低下を生じさせると
いう問題があった。However, even if the ferrule is positioned in two stages and fixed by YAG welding as described above, the ferrule is positioned at the other end of the ferrule for the same reason that an error occurs during the first YAG welding. 2
It is inevitable that an error occurs during the second YAG welding. Of course, this error tends to be smaller than the error that occurs when one end of the ferrule is fixed,
The occurrence of the error adversely affects the optical coupling between the semiconductor laser element and the optical fiber, and causes a problem of lowering the coupling efficiency.
【0010】図5は半導体レーザと光ファイバの光学的
な結合を改善する他の提案を示したものである。特開平
2−211411号公報に示されたこの提案では、基板
41をその断面がコ字状になるように形成し、基板41
の垂直な壁41A側の上部に半導体レーザ42を載置す
ると共に、基板41の上部水平板41B上に光ファイバ
43を固定するようにしている。そして、基板41の下
部水平板41Cからネジ44を螺入してその先端で上部
水平板41Bを持ち上げる量を調整することで、半導体
レーザ42と光ファイバ43の結合を調整するようにし
ている。FIG. 5 shows another proposal for improving the optical coupling between a semiconductor laser and an optical fiber. In this proposal shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. H2-211411, the substrate 41 is formed so that its cross section becomes U-shaped.
The semiconductor laser 42 is mounted on the upper part of the vertical wall 41A side, and the optical fiber 43 is fixed on the upper horizontal plate 41B of the substrate 41. Then, by screwing a screw 44 from the lower horizontal plate 41C of the substrate 41 and adjusting the amount by which the upper horizontal plate 41B is lifted at the tip thereof, the coupling between the semiconductor laser 42 and the optical fiber 43 is adjusted.
【0011】しかしながらこの提案では基板41を特殊
な形状に加工し、かつネジ44を基板41に直接取り付
けるので、半導体レーザモジュールの組み立てや調整が
複雑化するだけでなく、基板41に加わる応力のために
半導体レーザモジュール自体の信頼性が低下するといっ
た問題があった。However, in this proposal, since the substrate 41 is processed into a special shape and the screws 44 are directly attached to the substrate 41, not only is the assembly and adjustment of the semiconductor laser module complicated, but also because of the stress applied to the substrate 41. However, there is a problem that the reliability of the semiconductor laser module itself is reduced.
【0012】そこで本発明の目的は、高効率結合を安定
して達成することのできる半導体レーザモジュールを提
供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor laser module capable of stably achieving high-efficiency coupling.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、(イ)半導体レーザと、(ロ)この半導体レーザを
配置したキャリアと、(ハ)半導体レーザから出射され
たレーザ光を入射する光ファイバと、(ニ)この光ファ
イバをキャリア上に固定する筒状部材であって半導体レ
ーザの位置する端部と反対側の所定位置にキャリアと垂
直方向にネジ孔を設けたフェルールと、(ホ)キャリア
上に配置され、フェルールにおける半導体レーザ側に位
置する端部を固定する前方フェルールホルダと、(ヘ)
キャリア上に配置され、ネジ孔と螺合するネジを取り付
けた後方フェルールホルダとを半導体レーザモジュール
に具備させる。According to the present invention, (a) a semiconductor laser, (b) a carrier on which the semiconductor laser is arranged, and (c) laser light emitted from the semiconductor laser are incident. An optical fiber, and (d) a ferrule which is a cylindrical member for fixing the optical fiber on the carrier and has a screw hole provided in a predetermined position on a side opposite to the end where the semiconductor laser is located in a direction perpendicular to the carrier. E) a front ferrule holder which is disposed on the carrier and fixes an end of the ferrule located on the semiconductor laser side;
The semiconductor laser module is provided with a rear ferrule holder disposed on the carrier and having a screw screwed with the screw hole.
【0014】すなわち請求項1記載の発明では、フェル
ールにおける半導体レーザ側に位置する端部を前方フェ
ルールホルダで固定すると共に、このフェルールの半導
体レーザの位置する端部と反対側の所定位置に配置され
たネジ孔に後方フェルールホルダのネジを螺合させるこ
とで、前方フェルールホルダで固定した後に残存するあ
るいは固定時似発生する位置ずれをネジの調整によって
補正できるようにした。According to the first aspect of the present invention, the end of the ferrule located on the semiconductor laser side is fixed by the front ferrule holder, and the ferrule is disposed at a predetermined position opposite to the end where the semiconductor laser is located. By screwing the screw of the rear ferrule holder into the screw hole, it is possible to correct the positional deviation that remains after fixing with the front ferrule holder or that occurs when fixing, by adjusting the screw.
【0015】請求項2記載の発明では、(イ)半導体レ
ーザと、(ロ)この半導体レーザをヒートシンクを介し
て配置したキャリアと、(ハ)先端部がキャリアと平行
なエッジを形成するように楔形に切断された形状となっ
ており、半導体レーザから出射されたレーザ光をこの楔
形の先端部から入射する光ファイバと、(ニ)この光フ
ァイバをキャリア上に固定する筒状部材であって半導体
レーザの位置する端部と反対側の所定位置にキャリアと
垂直方向にネジ孔を設けたフェルールと、(ホ)キャリ
ア上に配置され、フェルールにおける半導体レーザ側に
位置する端部を固定する前方フェルールホルダと、
(ヘ)キャリア上に配置され、ネジ孔と螺合するネジを
取り付けた後方フェルールホルダとを半導体レーザモジ
ュールに具備させる。According to the second aspect of the present invention, (a) a semiconductor laser, (b) a carrier in which the semiconductor laser is disposed via a heat sink, and (c) a tip portion forms an edge parallel to the carrier. An optical fiber that is cut into a wedge shape, and that receives laser light emitted from a semiconductor laser from the tip of the wedge shape; and (d) a cylindrical member that fixes the optical fiber on a carrier. A ferrule having a screw hole perpendicular to the carrier at a predetermined position opposite to the end where the semiconductor laser is located; and (e) a front disposed on the carrier and fixing the end of the ferrule located on the semiconductor laser side. A ferrule holder,
(F) The semiconductor laser module is provided with a rear ferrule holder, which is disposed on the carrier and has a screw screwed thereto and fitted with a screw.
【0016】すなわち請求項2記載の発明では、光ファ
イバとして先端部がキャリアと平行なエッジを形成する
ように楔形に切断された形状となったファイバを使用し
ている。そして、フェルールにおける半導体レーザ側に
位置する端部を前方フェルールホルダで固定すると共
に、このフェルールの半導体レーザの位置する端部と反
対側の所定位置に配置されたネジ孔に後方フェルールホ
ルダのネジを螺合させることで、前方フェルールホルダ
で固定した後に残存するあるいは固定時に発生する位置
ずれをネジの調整によって補正できるようにした。That is, in the second aspect of the present invention, an optical fiber is used which is cut into a wedge shape so that the tip portion forms an edge parallel to the carrier. Then, the end of the ferrule located on the semiconductor laser side is fixed with a front ferrule holder, and the screw of the rear ferrule holder is inserted into a screw hole located at a predetermined position on the opposite side to the end of the ferrule where the semiconductor laser is located. By screwing, it is possible to correct a position shift remaining after fixing with the front ferrule holder or occurring at the time of fixing by adjusting the screw.
【0017】請求項3記載の発明では、請求項1記載の
半導体レーザモジュールで、光ファイバの先端にはレン
ズが配置されていることを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor laser module according to the first aspect, a lens is disposed at an end of the optical fiber.
【0018】すなわち請求項3記載の発明では、請求項
2記載の発明と異なり、光ファイバの先端にレンズが配
置されているものに対して本発明を適用している。レン
ズは円柱レンズであってもよい。また、レンズは必ずし
も光ファイバの先端に付属している必要はない。半導体
レーザと光ファイバの間に配置されていればよい。That is, in the third aspect of the present invention, unlike the second aspect of the present invention, the present invention is applied to an optical fiber in which a lens is disposed at the tip end. The lens may be a cylindrical lens. Also, the lens need not necessarily be attached to the tip of the optical fiber. What is necessary is just to arrange | position between a semiconductor laser and an optical fiber.
【0019】請求項4記載の発明では、請求項1または
請求項2記載の半導体レーザモジュールで、ネジ孔はフ
ェルールの端部近傍にキャリアと垂直方向に螺刻されて
いることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor laser module according to the first or second aspect, the screw hole is formed near the end of the ferrule in a direction perpendicular to the carrier.
【0020】すなわち請求項4記載の発明では、ネジ孔
がフェルールの端部近傍に配置されていれば、後方フェ
ルールホルダに取り付けられているネジの移動量に対す
る光ファイバの先端の移動量が僅かになるので、高精度
な補正が可能になる。That is, if the screw hole is disposed near the end of the ferrule, the amount of movement of the tip of the optical fiber relative to the amount of movement of the screw attached to the rear ferrule holder is slight. Therefore, highly accurate correction becomes possible.
【0021】請求項5記載の発明では、(イ)半導体レ
ーザ素子とフォトダイオードをキャリア上に配置する配
置ステップと、(ロ)フェルールに取り付けられた光フ
ァイバの先端を半導体レーザ素子との関係で位置決め
し、この位置関係が保たれるようにフェルールにおける
半導体レーザ素子に近い側をキャリアの上に配置された
前方フェルールホルダで固定する第1の調整ステップ
と、(ハ)この第1の調整ステップでフェルールを固定
した後に存在する半導体レーザと光ファイバの位置誤差
におけるキャリアと垂直方向の誤差成分を、後方フェル
ールホルダに配置されたネジをフェルールの半導体レー
ザ素子と遠い側に設けたネジ孔に螺入させる量によって
補正する第2の調整ステップとを半導体レーザモジュー
ルの製造方法に具備させる。According to the fifth aspect of the present invention, (a) an arrangement step of arranging a semiconductor laser element and a photodiode on a carrier; and (b) a tip of an optical fiber attached to a ferrule in relation to the semiconductor laser element. A first adjusting step of positioning and fixing a side of the ferrule close to the semiconductor laser element with a front ferrule holder arranged on the carrier so that the positional relationship is maintained; and (c) the first adjusting step The error component in the vertical direction with respect to the carrier in the position error between the semiconductor laser and the optical fiber existing after fixing the ferrule with the screw is screwed into a screw hole provided on the rear ferrule holder on the far side of the ferrule from the semiconductor laser element. And a second adjusting step of correcting by the amount to be inserted. That.
【0022】すなわち請求項5記載の発明では、半導体
レーザモジュールの製造を行う際の光ファイバの位置決
めに際してまず、フェルールに取り付けられた光ファイ
バの先端を半導体レーザ素子との関係で位置決めし、こ
の位置関係が保たれるようにフェルールにおける半導体
レーザ素子に近い側をキャリアの上に配置された前方フ
ェルールホルダで固定し、この固定後に存在する半導体
レーザと光ファイバの位置誤差におけるキャリアと垂直
方向の誤差成分を、後方フェルールホルダに配置された
ネジをフェルールの半導体レーザ素子と遠い側に設けた
ネジ孔に螺入させる量によって補正するようにしてい
る。第2の調整ステップではネジを使用して位置ずれを
補正するので、溶接の場合のように常温に戻った時点で
誤差が発生するといった問題が生じない。That is, in positioning the optical fiber when manufacturing the semiconductor laser module, first, the tip of the optical fiber attached to the ferrule is positioned in relation to the semiconductor laser element. The side close to the semiconductor laser element in the ferrule is fixed with a front ferrule holder placed on the carrier so that the relationship is maintained, and the error in the vertical direction with respect to the carrier in the position error between the semiconductor laser and the optical fiber existing after this fixing. The component is corrected by an amount by which a screw arranged in the rear ferrule holder is screwed into a screw hole provided on a side of the ferrule remote from the semiconductor laser element. In the second adjustment step, the displacement is corrected by using the screw, so that there is no problem that an error occurs when the temperature returns to the normal temperature as in the case of welding.
【0023】請求項6記載の発明では、請求項5記載の
半導体レーザモジュールの製造方法で、前記後方フェル
ールホルダをキャリア上に固定する後方フェルールホル
ダ固定ステップを備え、この後方フェルールホルダ固定
ステップよりも時間的に後に第2の調整ステップによる
処理が行われることを特徴している。According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor laser module according to the fifth aspect, there is provided a rear ferrule holder fixing step of fixing the rear ferrule holder on a carrier. It is characterized in that the processing in the second adjustment step is performed later in time.
【0024】すなわち請求項6記載の発明では、後方フ
ェルールホルダ固定ステップよりも時間的に後に第2の
調整ステップによる処理が行われることで、後方フェル
ールホルダをキャリア上に固定した時のずれも、ネジの
調整によって補正することができる。That is, in the invention according to the sixth aspect, the processing in the second adjusting step is performed in time after the rear ferrule holder fixing step, so that the displacement when the rear ferrule holder is fixed on the carrier can be reduced. It can be corrected by adjusting the screw.
【0025】[0025]
【0026】[0026]
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to embodiments.
【0027】図1は本発明の一実施例における半導体レ
ーザモジュールの要部を表わしたものである。この半導
体レーザモジュール51は、底板52の上に中空のモジ
ュールパッケージ本体53とその上部を覆う蓋部54を
配置したモジュールパッケージ55を備えている。モジ
ュールパッケージ55の内部には、底板52の上にぺル
チェ素子で代表される電子冷却器57が配置されてお
り、その上にはキャリア58が配置されている。キャリ
ア58の上にはモニタ用のフォトダイオード59と、9
80nm帯の半導体レーザ素子62をその上面に配置し
たヒートシンク63と、光ファイバ64の先端部を取り
付けたフェルール65を固定する前方フェルールホルダ
66および後方フェルールホルダ67がそれぞれ固定さ
れている。後方フェルールホルダ67にはフェルール6
5の所定位置に設けられたネジ孔と螺合するネジ68が
取り付けられている。モジュールパッケージ55と光フ
ァイバ64の隙間は、低融点はんだ等で充填され気密封
止されている。FIG. 1 shows a main part of a semiconductor laser module according to an embodiment of the present invention. The semiconductor laser module 51 includes a module package 55 in which a hollow module package main body 53 and a cover 54 covering the upper part thereof are arranged on a bottom plate 52. Inside the module package 55, an electronic cooler 57 represented by a Peltier element is arranged on the bottom plate 52, and a carrier 58 is arranged thereon. On the carrier 58, a monitoring photodiode 59, 9
A heat sink 63 having an 80 nm band semiconductor laser element 62 disposed on its upper surface, and a front ferrule holder 66 and a rear ferrule holder 67 for fixing a ferrule 65 to which the tip of an optical fiber 64 is attached are fixed. Ferrule 6 in rear ferrule holder 67
A screw 68 which is screwed into a screw hole provided at a predetermined position of No. 5 is attached. The gap between the module package 55 and the optical fiber 64 is filled with low melting point solder or the like and hermetically sealed.
【0028】図2は前方フェルールホルダによるフェル
ールの取り付けの様子を表わしたものである。前方フェ
ルールホルダ66はキャリア58上に取り付けられるよ
うになっており、その一対の柱状部66A、66Bの間
にフェルール65の先端部を挟み込むようになってい
る。光ファイバ64は図4に示したようにその端部が楔
形に加工されており、2つの切断面12、13の交わる
ライン状の部位14はX軸に平行となっている。この楔
形の先端部によって、入射した光は集光されて光ファイ
バ64と光学的な結合を行うようになっている。作業者
は、フェルール65先端部を一対の柱状部66A、66
Bに挟持させた状態でその位置を調整し、最適位置で前
方フェルールホルダ66の固定ならびに前方フェルール
ホルダ66の一対の柱状部66A、66Bに対するフェ
ルール65の固定をYAG溶接で行う。FIG. 2 shows how the ferrule is attached by the front ferrule holder. The front ferrule holder 66 is mounted on the carrier 58, and the tip of the ferrule 65 is sandwiched between a pair of columnar portions 66A and 66B. As shown in FIG. 4, the end of the optical fiber 64 is processed into a wedge shape, and the line-shaped portion 14 where the two cut surfaces 12 and 13 intersect is parallel to the X axis. The incident light is condensed and optically coupled to the optical fiber 64 by the wedge-shaped tip. The operator attaches the tip of the ferrule 65 to the pair of columnar portions 66A, 66A.
The position of the front ferrule holder 66 is adjusted at the optimum position while the ferrule 65 is held at the optimum position, and the ferrule 65 is fixed to the pair of columnar portions 66A and 66B of the front ferrule holder 66 by YAG welding.
【0029】図3は、この半導体レーザモジュールにお
ける半導体レーザ素子と光ファイバの間の軸ずれ量と付
加損失の関係を表わしたものである。この図は、X、
Y、Zの各軸方向に光ファイバ64が位置ずれを生じさ
せた場合の結合効率の低下量を表わす許容誤差曲線(ト
レランスカーブ)を示している。図で曲線71がX軸に
対する特性を表わしており、曲線72がY軸に対する特
性を表わしている。曲線73はZ軸に対する特性を表わ
している。この図から分かるように、Y軸の場合には、
0.5μm程度の位置ずれに対して、3dB以上の大き
な付加損失が発生している。これに対して、X軸および
Z軸の場合には0.5dB以下である。FIG. 3 shows the relationship between the amount of axial deviation between the semiconductor laser element and the optical fiber and the additional loss in this semiconductor laser module. This figure shows X,
The figure shows an allowable error curve (tolerance curve) representing the amount of reduction in coupling efficiency when the optical fiber 64 is displaced in each of the Y and Z axial directions. In the figure, a curve 71 represents the characteristic with respect to the X axis, and a curve 72 represents the characteristic with respect to the Y axis. Curve 73 represents the characteristic for the Z axis. As can be seen from the figure, in the case of the Y axis,
For a displacement of about 0.5 μm, a large additional loss of 3 dB or more occurs. On the other hand, in the case of the X axis and the Z axis, it is 0.5 dB or less.
【0030】このようにX軸およびZ軸に比べてY軸に
対するトレランスが厳しくなっているので、前方フェル
ールホルダ66の固定が終了したら、作業者は後方フェ
ルールホルダ67を使用して今度はY軸方向の位置ずれ
についてのみ再調整を行う。図1に示したようにフェル
ール65における半導体レーザ素子62と対向する先端
位置から前方フェルールホルダ66の固定位置までの距
離を“l”とし、この位置からフェルール65における
後方フェルールホルダ67のネジ孔までの距離を“L”
とする。すると、X軸方向の位置ずれxは後方フェルー
ルホルダ67側でL/lに増大される。たとえば数値l
が1(mm)で数値Lが10mmであるとすると、トレ
ランスは10倍に緩和されることになる。したがって、
ネジ68を時計方向あるいは半時計方向に回転させるこ
とで、Y軸方向の位置ずれの微調整が可能になる。Since the tolerance for the Y-axis is stricter than the X-axis and the Z-axis as described above, when the fixing of the front ferrule holder 66 is completed, the operator uses the rear ferrule holder 67 to turn the Y-axis. The readjustment is performed only for the positional deviation in the direction. As shown in FIG. 1, the distance from the front end position of the ferrule 65 facing the semiconductor laser element 62 to the fixed position of the front ferrule holder 66 is “1”, and from this position to the screw hole of the rear ferrule holder 67 in the ferrule 65. Distance of “L”
And Then, the displacement x in the X-axis direction is increased to L / l on the rear ferrule holder 67 side. For example, the numerical value l
Is 1 (mm) and the numerical value L is 10 mm, the tolerance is relaxed ten times. Therefore,
By rotating the screw 68 clockwise or counterclockwise, fine adjustment of the displacement in the Y-axis direction becomes possible.
【0031】なお、先に説明したように従来では後方フ
ェルールホルダ67側でもYAG溶接によってフェルー
ル65とフェルールホルダを固定していた。このため、
この2回目の溶接固定時に再びファイバに位置ずれが発
生することになった。本実施例ではフェルール65の後
端部を溶接のみによって固定するのではなく、ネジ68
で上下動自在に保持し、必要に応じてこの状態で溶接を
行うことにしている。したがって、前方フェルールホル
ダ66の溶接固定に際して半導体レーザ素子62と光フ
ァイバ64の先端部との間で位置ずれが発生しても、ネ
ジ68の調整によってサブミクロンオーダで位置ずれを
補正することができる。As described above, conventionally, the ferrule 65 and the ferrule holder are fixed by YAG welding also on the rear ferrule holder 67 side. For this reason,
At the time of the second welding and fixing, the fiber is again shifted in position. In this embodiment, the rear end of the ferrule 65 is not fixed only by welding,
To be able to move up and down, and to perform welding in this state if necessary. Therefore, even if a misalignment occurs between the semiconductor laser element 62 and the tip of the optical fiber 64 when the front ferrule holder 66 is fixed by welding, the misalignment can be corrected on the submicron order by adjusting the screw 68. .
【0032】以上説明した本実施例の半導体レーザモジ
ュールの製造方法を次に簡単に説明する。まず、図示し
ないヒートシンク上に固定された半導体レーザ素子62
とフォトダイオード59を図1に示すキャリア58上に
配置した光学部品を用意し、電子冷却器57上に固定す
る。次にモジュールパッケージ本体53に光ファイバ6
4を挿入し、キャリア58上で半導体レーザ素子62と
光ファイバ64の調芯が行われる。最適位置でフェルー
ル65は前方フェルールホルダ66にYAG溶接固定さ
れる。また、前方フェルールホルダ66はキャリア58
上に同様にYAG固定される。これらのYAG固定はど
ちらが先に行われても構わない。Next, a brief description will be given of a method of manufacturing the semiconductor laser module of the present embodiment described above. First, the semiconductor laser element 62 fixed on a heat sink (not shown)
An optical component in which the photodiode 59 and the photodiode 59 are arranged on the carrier 58 shown in FIG. 1 is prepared and fixed on the electronic cooler 57. Next, the optical fiber 6 is attached to the module package body 53.
The semiconductor laser device 62 and the optical fiber 64 are aligned on the carrier 58. At the optimum position, the ferrule 65 is fixed to the front ferrule holder 66 by YAG welding. The front ferrule holder 66 is provided with a carrier 58.
YAG is similarly fixed on the top. Either of these YAG fixings may be performed first.
【0033】前方フェルールホルダ66とフェルール6
5の固定時に、YAG溶接用のレーザ光は半導体レーザ
モジュール51の上方から照射される。このため、YA
Gレーザによる溶接部分が固まる際にY軸方向に引っ張
る力が生じ、これによってこの方向の位置ずれが発生す
る。X軸方向については左右対称の位置でレーザ光の照
射が行われる結果としてこの方向の力は相殺される。Z
軸方向にかかる力は発生しないため、この方向の軸ずれ
は無視できる。Y軸方向の位置ずれが確認された場合に
は、フェルール65の半導体レーザ素子62から遠い後
端側での位置調整が行われることになる。Front ferrule holder 66 and ferrule 6
When fixing 5, the laser light for YAG welding is applied from above semiconductor laser module 51. For this reason, YA
When the welded portion is solidified by the G laser, a pulling force is generated in the Y-axis direction, thereby causing a displacement in this direction. With respect to the X-axis direction, the laser beam is radiated at symmetrical positions, so that the force in this direction is offset. Z
Since no force is applied in the axial direction, the axial displacement in this direction is negligible. If a positional shift in the Y-axis direction is confirmed, the position of the ferrule 65 is adjusted on the rear end side far from the semiconductor laser element 62.
【0034】前方フェルールホルダ66による最初の調
整が行われる前に、後方フェルールホルダ67に取り付
けられたネジ68の先端はフェルール65のネジ孔に所
定量だけ螺合している。後方フェルールホルダ67は最
初にX軸方向およびZ軸方向の位置を補正されてキャリ
ア58上に固定される。これら2軸の補正を行う際に、
前方フェルールホルダ66にフェルール65を固定した
ときのクランプ状態で固定を行えば、X軸およびZ軸方
向のずれは発生しない。Before the first adjustment by the front ferrule holder 66 is performed, the tip of the screw 68 attached to the rear ferrule holder 67 is screwed into a screw hole of the ferrule 65 by a predetermined amount. The position of the rear ferrule holder 67 in the X-axis direction and the Z-axis direction is first corrected, and the rear ferrule holder 67 is fixed on the carrier 58. When correcting these two axes,
If the ferrule 65 is fixed in the clamped state when the ferrule 65 is fixed to the front ferrule holder 66, no displacement occurs in the X-axis and Z-axis directions.
【0035】このようにして後方フェルールホルダ67
をキャリア58上に固定したら、図示しないクランプを
外して、ネジ68を回転しながら半導体レーザモジュー
ル51の出力を測定し、フェルール65の先端が最適位
置になるようにY軸方向の調整を行う。この補正作業で
は前方フェルールホルダ66とフェルール65とのYA
G溶接点を支点として所定の回転方向に力が加えられ、
フェルール65の先端部の位置ずれが補正される。この
際、ネジ68によってフェルール65の後端部がY軸方
向に比較的大きく移動しても、これに対応する先端部の
移動は微量である。したがって、Y軸方向の位置ずれを
高精度に補正することができる。このようにして位置ず
れの補正が終了したら、後方フェルールホルダ67をフ
ェルール65にYAG溶接で固定する。このとき、フェ
ルール65はネジ68によって後方フェルールホルダ6
7に嵌合されており、Y軸方向への移動はネジ68のみ
によって行える状態となっている。したがって、Y軸方
向への位置ずれを生じることなくYAG溶接が可能にな
る。Thus, the rear ferrule holder 67
Is fixed on the carrier 58, the clamp (not shown) is removed, the output of the semiconductor laser module 51 is measured while rotating the screw 68, and adjustment in the Y-axis direction is performed so that the tip of the ferrule 65 is at the optimum position. In this correction work, the YA between the front ferrule holder 66 and the ferrule 65 is
A force is applied in a predetermined rotation direction with the G welding point as a fulcrum,
The displacement of the tip of the ferrule 65 is corrected. At this time, even if the rear end of the ferrule 65 is relatively largely moved in the Y-axis direction by the screw 68, the corresponding movement of the front end is very small. Therefore, the displacement in the Y-axis direction can be corrected with high accuracy. When the correction of the displacement is completed in this way, the rear ferrule holder 67 is fixed to the ferrule 65 by YAG welding. At this time, the ferrule 65 is screwed by the screw 68 to the rear ferrule holder 6.
7 so that movement in the Y-axis direction can be performed only by the screw 68. Therefore, the YAG welding can be performed without causing a displacement in the Y-axis direction.
【0036】なお、実施例では先端を楔形に加工した光
ファイバ64の位置決めについて説明したが、先端にレ
ンズを配置した光ファイバを使用した半導体レーザモジ
ュールあるいは光ファイバ64と半導体レーザ素子62
の間にレンズを配置した半導体レーザモジュールに対し
ても同様に本発明を適用することができることは当然で
ある。In the embodiment, the positioning of the optical fiber 64 having a wedge-shaped tip has been described. However, a semiconductor laser module using an optical fiber having a lens disposed at the tip or an optical fiber 64 and a semiconductor laser element 62 are described.
Naturally, the present invention can be similarly applied to a semiconductor laser module in which a lens is disposed between the two.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように請求項1〜請求項6
記載の発明によれば、フェルールを半導体レーザに近い
側の前方フェルールホルダと遠い側の後方フェルールホ
ルダでキャリア上に固定するようにし、このうち遠い側
の後方フェルールホルダにネジを取り付けてフェルール
の微調整を行うようにしたので、溶接時の影響を受けな
い補正を行うことができる。しかもフェルールの後方で
調整を行うので、ネジの移動量よりも少ない移動量で調
整が可能であり、高精度の調整が可能である。As described above, claims 1 to 6 are described.
According to the invention described above, the ferrule is fixed on the carrier with the front ferrule holder on the side closer to the semiconductor laser and the rear ferrule holder on the far side, and a screw is attached to the rear ferrule holder on the far side to finely adjust the ferrule. Since the adjustment is performed, it is possible to perform a correction that is not affected by welding. In addition, since the adjustment is performed behind the ferrule, the adjustment can be performed with a smaller moving amount than the moving amount of the screw, and a highly accurate adjustment can be performed.
【0038】また、請求項2記載の発明によれば、先端
部がキャリアと平行なエッジを形成するように楔形に切
断された形状の光ファイバを使用したので、特別のレン
ズを用意する必要がなく、半導体レーザモジュールの小
型化と組み立ての簡略化を図ることができる。According to the second aspect of the present invention, since an optical fiber cut into a wedge shape so that the tip forms an edge parallel to the carrier is used, it is necessary to prepare a special lens. In addition, the semiconductor laser module can be downsized and the assembly can be simplified.
【図1】本発明の一実施例における半導体レーザモジュ
ールの要部を表わした断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a main part of a semiconductor laser module according to an embodiment of the present invention.
【図2】本実施例で前方フェルールホルダによるフェル
ールの取り付けの様子を表わした断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating how a ferrule is attached by a front ferrule holder in the present embodiment.
【図3】半導体レーザモジュールにおける半導体レーザ
素子と光ファイバの間の軸ずれ量と付加損失の関係を表
わした特性図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between an amount of axial deviation between a semiconductor laser element and an optical fiber in a semiconductor laser module and an additional loss;
【図4】従来提案された光ファイバの端部の形状を表わ
した斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the shape of an end portion of a conventionally proposed optical fiber.
【図5】従来提案された他の半導体レーザモジュールの
要部断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a principal part of another conventionally proposed semiconductor laser module.
12、13 切断面 14 ライン状の部位 51 半導体レーザモジュール 55 モジュールパッケージ 58 キャリア 59 フォトダイオード 62 半導体レーザ素子 64 光ファイバ 65 フェルール 66 前方フェルールホルダ 67 後方フェルールホルダ 68 ネジ 12, 13 Cutting surface 14 Line-shaped portion 51 Semiconductor laser module 55 Module package 58 Carrier 59 Photodiode 62 Semiconductor laser element 64 Optical fiber 65 Ferrule 66 Front ferrule holder 67 Rear ferrule holder 68 Screw
Claims (6)
ファイバと、 この光ファイバを前記キャリア上に固定する筒状部材で
あって前記半導体レーザの位置する端部と反対側の所定
位置にキャリアと垂直方向にネジ孔を設けたフェルール
と、 前記キャリア上に配置され、フェルールにおける前記半
導体レーザ側に位置する端部を固定する前方フェルール
ホルダと、 前記キャリア上に配置され、前記ネジ孔と螺合するネジ
を取り付けた後方フェルールホルダとを具備することを
特徴とする半導体レーザモジュール。1. A semiconductor laser, a carrier on which the semiconductor laser is arranged, an optical fiber for receiving laser light emitted from the semiconductor laser, and a cylindrical member for fixing the optical fiber on the carrier. A ferrule provided with a screw hole in a direction perpendicular to the carrier at a predetermined position opposite to the end where the semiconductor laser is located; and a front arranged on the carrier and fixing an end of the ferrule located on the semiconductor laser side. A semiconductor laser module comprising: a ferrule holder; and a rear ferrule holder that is disposed on the carrier and has a screw that is screwed into the screw hole.
リアと、 先端部がキャリアと平行なエッジを形成するように楔形
に切断された形状となっており、前記半導体レーザから
出射されたレーザ光をこの楔形の先端部から入射する光
ファイバと、 この光ファイバを前記キャリア上に固定する筒状部材で
あって前記半導体レーザの位置する端部と反対側の所定
位置にキャリアと垂直方向にネジ孔を設けたフェルール
と、 前記キャリア上に配置され、フェルールにおける前記半
導体レーザ側に位置する端部を固定する前方フェルール
ホルダと、 前記キャリア上に配置され、前記ネジ孔と螺合するネジ
を取り付けた後方フェルールホルダとを具備することを
特徴とする半導体レーザモジュール。2. A semiconductor laser, a carrier in which the semiconductor laser is disposed via a heat sink, and a tip portion cut into a wedge shape so as to form an edge parallel to the carrier. An optical fiber for emitting the emitted laser light from the tip of the wedge; and a cylindrical member for fixing the optical fiber on the carrier, and a carrier at a predetermined position opposite to the end where the semiconductor laser is located. A ferrule provided with a screw hole in the vertical direction, a front ferrule holder arranged on the carrier and fixing an end of the ferrule located on the side of the semiconductor laser, A rear ferrule holder to which a screw for fitting is attached.
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。3. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein a lens is disposed at a tip of said optical fiber.
記キャリアと垂直方向に螺刻されていることを特徴とす
る請求項1または請求項2記載の半導体レーザモジュー
ル。4. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said screw hole is threaded in a direction perpendicular to said carrier near an end of said ferrule.
キャリア上に配置する配置ステップと、 フェルールに取り付けられた光ファイバの先端を前記半
導体レーザ素子との関係で位置決めし、この位置関係が
保たれるように前記フェルールにおける半導体レーザ素
子に近い側を前記キャリアの上に配置された前方フェル
ールホルダで固定する第1の調整ステップと、 この第1の調整ステップでフェルールを固定した後に存
在する前記半導体レーザと光ファイバの位置誤差におけ
る前記キャリアと垂直方向の誤差成分を、後方フェルー
ルホルダに配置されたネジを前記フェルールの前記半導
体レーザ素子と遠い側に設けたネジ孔に螺入させる量に
よって補正する第2の調整ステップとを具備することを
特徴とする半導体レーザモジュールの製造方法。5. An arranging step of arranging a semiconductor laser element and a photodiode on a carrier; and positioning an end of an optical fiber attached to a ferrule in relation to the semiconductor laser element so that the positional relation is maintained. A first adjusting step of fixing a side of the ferrule close to the semiconductor laser element with a front ferrule holder arranged on the carrier; and the semiconductor laser existing after fixing the ferrule in the first adjusting step. A second component that corrects an error component of the position error of the optical fiber in a direction perpendicular to the carrier by an amount of screwing a screw arranged in a rear ferrule holder into a screw hole provided on a side of the ferrule far from the semiconductor laser element. Manufacturing of a semiconductor laser module, comprising the steps of: Law.
に固定する後方フェルールホルダ固定ステップを備え、
この後方フェルールホルダ固定ステップよりも時間的に
後に前記第2の調整ステップによる処理が行われること
を特徴とする請求項5記載の半導体レーザモジュールの
製造方法。6. A rear ferrule holder fixing step of fixing the rear ferrule holder on a carrier,
6. The method according to claim 5, wherein the processing in the second adjusting step is performed at a time later than the rear ferrule holder fixing step.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2001145730A JP2002341194A (en) | 2001-05-16 | 2001-05-16 | Semiconductor laser module and method for manufacturing semiconductor laser module |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112164977A (en) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 田世祥 | Semiconductor laser transmitter with automatic position deviation correction function |
-
2001
- 2001-05-16 JP JP2001145730A patent/JP2002341194A/en active Pending
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CN112164977A (en) * | 2020-09-27 | 2021-01-01 | 田世祥 | Semiconductor laser transmitter with automatic position deviation correction function |
CN112164977B (en) * | 2020-09-27 | 2023-06-30 | 山东耐克特分析仪器有限公司 | Semiconductor laser transmitter with automatic correction function of position deviation |
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