JP2003158330A - 半導体レーザ結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体レーザ、制御ＩＣ等の熱を外部に放熱で
き且つ光結合が安定した半導体レーザ装置を提供する。 【解決手段】半導体レーザ素子１０等と光結合させた光
ファイバ１４と、これらを実装する基板１００と、半導
体レーザ素子１０等を制御する制御用ＩＣ１３と、基板
１００、制御用ＩＣ１３、光ファイバ１４を収納するケ
ース１からなり、半導体レーザ素子１０等の近傍に制御
用ＩＣ１３を配置し、該ＩＣ１３の発熱をケース１底部
を経て外部に導く放熱部１１０を設け、光ファイバ１４
から一定の出力が得られるように構成としたものであ
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、光ファイバを介し
て光の入出力を行う半導体レーザ結合装置に係り、特に
受発光素子、光ファイバを基板に位置合わせ及び接合す
るとともに、受発光素子を制御するＩＣをケース内に収
納して、外部に光入出力するに好適な半導体レーザ結合
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光半導体素子用パッケージは、例
えば、特開２００１−１４４３６１号公報に記載のもの
がある。この公報記載の技術を図５を参照して説明す
る。図５は従来の光半導体素子用パッケージの断面図で
ある。図示するように、金属枠体１４Ｃに囲まれた金属
底板１３１の表面には、黒鉛繊維複合板などの異方性高
熱伝導板１４ｂが接合されている。この異方性高熱伝導
板１４ｂ上には、ペルチェ素子（図示しない）を介して
光半導体素子１４ａが実装される。このように構成する
と、光半導体素子からの発熱は、上記異方性高熱伝導板
１４ｂの面方向に速やかに伝導され、同時に金属底板１
３１を介して外部に放散される。したがって、パッケー
ジ内は異方性高熱伝導板１４ｂの気密性構造により気密
性が維持され且つ熱放散性に優れているとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】光半導体素子用パッケ
ージは高速、大容量化が進展し、例えば２．５Ｇｂ／ｓ
動作あるいはさらにそれ以上の高速動作の光半導体素子
用パッケージが出現している。この高速動作の光半導体
素子用パッケージにおいては、半導体レーザ素子あるい
は半導体受光素子の高速化のため、該素子近傍に制御Ｉ
Ｃを実装する構造がある。例えば、半導体レーザ素子の
すぐ横に制御ＩＣを実装し、レーザ素子とＩＣの電極を
短距離でワイヤリード配線することによりＩＣからの制
御信号の揺らぎを制御し、電気的反射を抑制する構成が
とられている。

【０００４】このような、電気的反射を抑制し、高速動
作を行わせるためには、半導体レーザ素子において、制
御用ＩＣと半導体レーザ素子とを近傍に配置して、動作
させる構造が適している。しかし、制御用ＩＣの発熱が
半導体レーザ素子より非常に大きいため、このような状
態で連続動作させると、前記制御用ＩＣの熱が前記半導
体レーザ素子の温度を上昇させることになる。そのた
め、レーザ特性、特に光出力の変動や光波長の変化が起
こり、不安定になるということがあった。

【０００５】これを解決する手段として、制御用ＩＣの
発熱を抑えること、半導体レーザ素子の特性改善で動作
温度範囲を上げること、制御用ＩＣからの発熱を半導体
レーザ素子に影響させない構造を得る方法がある。この
うち、該制御用ＩＣからの発熱を半導体レーザ素子に影
響させない構造については、上記従来の光半導体素子用
パッケージでは制御用ＩＣの実装について何ら考慮され
ておらない。例えば、制御用ＩＣを半導体レーザ素子の
近傍に実装した場合には、制御用ＩＣからの熱は該制御
用ＩＣの取付け面方向に広がり、前記半導体レーザ素子
が温度上昇し、安定した所定の光出力を得られない問題
があった。

【０００６】また、上記従来構造の光半導体素子パッケ
ージ（以下、半導体レーザ結合装置という）では、該光
半導体素子パッケージから放熱するため、ケース底面部
に設けられたネジ穴を使って外部プリント基板あるいは
放熱フィンに取付けられる。この状況で、外部環境温度
変化があると、ケース底面部の板厚が０．２ｍｍ程度と
薄くしてあるため、放熱フィンとケース材との膨張係数
の違いによってケース底面に熱変形を生じ、光結合が変
動する可能性があるという問題がある。ここで、ケース
の熱変形を防止するため、ケースの底面部の板厚を厚く
すると、前記高熱伝導板の取付けた半導体レーザ結合装
置が小型にならない問題があった。

【０００７】本発明は、かかる上記従来技術の問題を解
決するためになされたものであり、半導体レーザ結合装
置内に半導体レーザ素子あるいは半導体受光素子と制御
ＩＣとを近接して設け、制御ＩＣの熱が前記半導体レー
ザ素子等の温度上昇を招かない構造とすると共に、半導
体レーザ結合装置を外部放熱フィン等に取付ける場合、
外部温度変化が生じても光結合系に影響を与えず、光出
力変動のない高精度で光安定性の高い半導体レーザ結合
装置を提供することをその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る半導体レーザ結合装置の構成は、半導
体レーザ素子あるいは半導体受光素子と光結合させた光
ファイバと、前記半導体レーザ素子あるいは前記半導体
受光素子を実装する基板と、前記半導体レーザ素子ある
いは前記半導体受光素子を制御するＩＣと、前記基板、
前記ＩＣ、前記光ファイバを収納するケースからなる半
導体レーザ結合装置において、前記半導体レーザ素子あ
るいは前記半導体受光素子の近傍に前記ＩＣを配置し、
前記ＩＣの発熱を前記ケース底部に導く放熱部と、該放
熱部と前記ケース間を熱遮断する断熱部とを設け、前記
光ファイバから一定の光出力が得られるように構成した
ことを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体レーザ
結合装置の一実施形態を図１乃至３により説明する。図
１は本発明に係る半導体レーザ結合装置の一実施形態の
縦断面図、図２は本発明に係る半導体レーザ結合装置の
一実施形態の平面図、図３は図２の半導体レーザ結合装
置の一態様のＡ−Ａ矢視断面図、図４は、図２の半導体
レーザ結合装置の他の態様のＡ−Ａ矢視断面図である。

【００１０】図１に示すように、半導体レーザ結合装置
２００は、外部からの電気信号を外部リード端子１１３
から制御用ＩＣ１３を経て半導体レーザ素子１０に入力
する。なお、この場合の電気経路の配線は図示していな
い。該半導体レーザ素子１０は、電気信号を光信号に変
換する。この変換された光信号は、光結合系を通して光
ファイバ１４に入力するものである。この装置とは逆に
光ファイバ１４からの入力光を半導体受光素子で受ける
ように、半導体レーザ素子１０の位置に半導体受光素子
を搭載し、制御用ＩＣ１３で信号を増幅するようにした
半導体受光装置も同様の配置構成である。これらを含め
て半導体レーザ結合装置２００として、以下に説明す
る。

【００１１】図１、２を参照して、半導体レーザ結合装
置２００の一実施形態を説明する。図１に示すように、
半導体レーザ結合装置２００は、レーザ光を放射する半
導体レーザ素子１０（あるいは半導体受光素子）と、前
記半導体レーザ素子１０と光学レンズ１１を介して光学
的に結合し、レーザ光の前方光を入射させる光ファイバ
１４と、半導体レーザ素子１０を高速化のため制御する
制御用ＩＣ１３と、レーザ光の後方光を受光し前記半導
体レーザ素子１０の電気入力を制御するモニタ用受光素
子１６と、半導体レーザ素子１０の温度をモニタするサ
ーミスタ１２とからなり、さらに、前記半導体レーザ素
子１０と、前記光学レンズ１１と、前記サーミスタ１２を
実装するサブ基板であるＳｉ基板１００が設けられてい
る。これらのＳｉ基板１００を含めた各部材をセラミッ
クからなるケース１に収納し、前記ケース１の中央部の
底面部に高熱伝導部材である放熱部１１０を配設・固定
し、前記ケース１と放熱部１１０とを断熱する断熱部１
１４が形成されている。このケース１は、メイン基板１
１２に取り付けられている。なお、図１において、Ｘは
ケース１の高さ方向、Ｚはケース１における光ファイバ
１４の引出し方向、Ｙはケース１におけるＺに直交する
方向であるとする。

【００１２】レーザ光を放射する半導体レーザ素子１０
と、該半導体レーザ素子１０と光ファイバ１４とを光学
的に結合する光学レンズ１１と、前記半導体レーザ素子
１０の温度をモニタするサーミスタ１２は、Ｓｉ単結晶
（結晶面（１００））からなるＳｉ基板１００上面には
んだＡｕ−Ｓｎなどを用いて固定されている。前記半導
体レーザ素子１０と前記光学レンズ１１との配置は、半
導体レーザ結合装置２００の構成で、前記半導体レーザ
素子１０と光ファイバ１４とを光結合させる上で重要で
ある。

【００１３】半導体レーザ素子１０は、配線リード１１
３からの電気信号入力で前記素子１０の両横端面からＺ
方向に端面発光する素子である。通常、発振したレーザ
光は３０°〜４０°の擬円錐形状の放射角の広がりを持
って出射され、光ファイバ１４との光結合効率を高くす
るためには光フアイバ１４の光入射角に近いことが望ま
しい。具体的には、半導体レーザ素子１０の放射角が、
１０〜１５゜となるように、発光部にはモード拡大構造
が設けられている。

【００１４】光ファイバ１４は、単一モードファイバ１
４が適しており、詳細を図示しないが、中心部であるコ
アと周縁部であるクラッドの２層積層の円柱構造であ
る。前記コアの屈折率がクラッドに比べて高く、その結
果、両者の境界面でレーザ光が全反射し、前記クラッド
中にレーザ光を閉じ込めて伝送するようになっている。
前記コアの一般的な外径は５〜８μｍであり、前記クラ
ッド径は１２５μｍである。半導体レーザ素子１０から
出射したレーザ光を効率よくファイバ１４に導くため
に、前記半導体レーザ素子１０とファイバ１４間の結合
に光結合用レンズ１１が使用される。該光結合用レンズ
１１の種類としては、球レンズあるいは非球面レンズが
適している

【００１５】光結合用レンズ１１は、詳細な図示を省略
するが、Ｓｉ基板１００に異方性エッチングを使って形
成したＶ溝上に固定されている。Ｖ溝はＳｉ基板１００
に対し７０．６°の一定角度でエッチング形成できる。
このＶ溝の内面に２点が接触するように高さを設定し、
レンズ接合することにより、Ｘ方向の高さが常に一定を
確保できる。

【００１６】半導体レーザ結合装置２００は、その信頼
性の高めるためには、半導体レーザ素子１０と光ファイ
バ１４のそれぞれのＸ，Ｙ，Ｚ方向を一定の位置に正確
に固定する事が必要である。ここで、半導体レーザ素子
１０の構成を説明する。半導体レーザ素子１０には予め
フォトレジストで位置合わせ用マーク（図示せず）を形
成させる。また、Ｓｉ基板１００上のＶ溝の長さ方向
（Ｚ方向）に直角に半導体レーザ素子１０との接合マー
クを形成する。この二つのマークを顕微鏡あるいは画像
認識装置で確認するとともに位置合わせし、はんだ接合
が行われる。このとき、レーザ素子１０の接合位置と基
板上Ｖ溝は適切な光結合が得られる配置となっているの
はいうまでもない。

【００１７】半導体レーザ素子１０からの光を光結合用
レンズ１１で集光した後、最終的に光ファイバ１４に入
射するが、該光ファイバ１４の構成は、次のとおりであ
る。ケース１のファイバ１４の取付け部分にはスリーブ
１７が予めろう付け固定されており、この先端にフェル
ール１５に固定したファイバ１４を位置合わせする。前
記フェルール１５の端面には光ファイバ１４の研磨され
た端面が設けられており、該光ファイバ１４の中心部に
は光入力するコア部がある。スリーブ１７への光ファイ
バ１４の固定は、詳細な説明を省略するが、ファイバガ
イド１８を用いて行われる。なお、ファイバガイド１８
には光ファイバ１４の３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）方向を調整
する固定機能がある。

【００１８】次に、光ファイバ１４の構成を説明する。
初め、半導体レーザ素子１０を動作させ、一定の光出力
を発振させる。該光出力が光結合用レンズ１１で集光さ
れ、該集光した光が光ファイバ１４に最適に入力するよ
うに光ファイバ１４の位置を調整し、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の調
芯を行った後、まず、Ｚ方向のみをファイバガイド１８
とフェルール１７の間で固定する。次に、再度Ｘ，Ｙ方
向の位置調整を行い、フェルール１７とファイバガイド
１８とを固定して構成する。前記固定の方法としてはＹ
ＡＧ溶接が適している。

【００１９】半導体レーザ素子１０からの出射光は、前
方へ進行する光を光結合用レンズ１１で集光してファイ
バ１４に入射させることについては前述の通り説明した
が、同時に後方へ進行する光を受光素子１６Ａでモニタ
する。該受光素子１６Ａは面入射型素子であり、入射光
の反射戻りを抑えるためテーパ状の受光キャリア１６Ｂ
が接合されている。受光素子１６Ａで受けた光が常に一
定になるように前記半導体レーザ素子１０の電気入力が
図示しない制御装置で制御されている。

【００２０】以上のような構成の光結合装置２００にお
いて、半導体レーザ素子１０を高速動作を行わせる構成
について以下説明する。前記半導体レーザ素子１０が高
速動作するためには、入力信号を低反射で伝送させる必
要があり、そのため、制御用ＩＣ１３と半導体レーザ１
０とを、０．１から０．２ｍｍの間隔で配設する。しか
し、このような構成では、一例を挙げると、半導体レー
ザ素子１０の動作条件は２Ｖ×０．０４Ａ、制御用ＩＣ
１３の動作条件は５Ｖ×０．６Ａである。このため、前
記半導体レーザ素子１０が制御用ＩＣ１３からの発熱で
温度上昇し、レーザ特性、特にレーザ光出力の変動やレ
ーザ光波長の変化が起こり、不安定になることがある。

【００２１】この制御用ＩＣ１３からの発熱が前記半導
体レーザ素子１０に影響しないようにするには、前記制
御用ＩＣ１３からの発熱が面方向（図１のＹ−Ｚ方向）
に伝熱することを抑制する必要がある。このためには、
該制御用ＩＣ１３からケース１の底部のメイン基板１１
２の方向に広がる高熱伝導部材の放熱部１１０を配設
し、前記発熱を放熱させる。

【００２２】このような半導体レーザ素子１０を高速動
作させるのに優れた構造であり、ケース１内に高熱伝導
部材の放熱部１１０を配設しながら、しかも、光学系結
合にも影響しないケース１について説明する。ケース１
の部材は、セラミック、例えばアルミナ磁器であり、メ
イン基板１１２に放熱部１１０の高熱伝導部材、例えば
銅部材を配設して、該銅部材と前記アルミナ磁器とをろ
う付け固定する。このろう付け温度から室温への冷却過
程で、アルミナ磁器と銅部材との膨張係数差に基き、大
きな熱応力が生じ、前記ケース１の変形ひずみの残留あ
るいは接合部の破壊が生じる。このような前記ケース１
の残留変形がある状態で光結合用レンズ１１を実装して
も、温度変化により前記残留変形が変化し安定した光結
合が得られない。

【００２３】さらに、組立完成した半導体レーザ結合装
置２００は、図２に示すメイン基板１１２のネジ締結穴
１１２aを介して外部基板もしくは放熱フイン（いずれ
も図示せず）に取付けられて使用される。この場合が、
外部基板もしくは放熱フインが例えばアルミニュウム基
板であるとすると、温度変化に対し該外部基板もしくは
放熱フインが膨張・収縮が大きいため、この影響でケー
ス１が変形し、光学結合に変動が引き起こされる。

【００２４】図３を参照して、ケース１に温度変化が生
じても変形を起こさず、且つ制御ＩＣ１３の発熱を放熱
できる構造を説明する。図３において、制御用ＩＣ１３
あるいは半導体レーザ素子１０はそれぞれの発熱をケー
ス１の底面部方向にのみ熱広がりを持つように高熱伝導
部材で放熱部１１０を設けて構成する。

【００２５】放熱部１１０の高熱伝導部材には、例え
ば、インバーと銅との積層部材（熱膨張係数６〜８×１
０^-6／℃）でもよいし、Ｆｅ−２９Ｎｉ−１７Ｃｏと銅
の組み合わせ、Ｃｕ−８０Ｗ、Ｃｕ−８０Ｍｏ（積層部
材あるいは単一部材）でも差し支えない。これらの部材
には、高放熱材であり且つ熱膨張係数を抑えた材料が用
いられる。積層の方向は、図３に示す如く、サブ基板で
あるＳｉ基板１００の面方向であり、インバー１１０ａ
同士の間に銅１１０ｂを挟んだ積層あるいは、図示しな
いがインバー同士の間にさらに銅、インバーを交互に積
層した構造でも差し支えない。ケース１の材質として
は、Ａｌ₂Ｏ₃またはＡｌ₂Ｏ₃の磁器が適している。この
ように、異なる部材を積層するのは、それぞれの部材の
長所を活かし、全体として性能を向上させ、且つコスト
が低減できるからである。

【００２６】この高熱伝導部材である放熱部１１０（総
称）とケース１との境界部には、Ｓｉ基板１００の面方
向の熱流を抑制するように低熱伝導率の低融点ガラス
（ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃あるいはＰｂＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｓ
ｉＯ₂の混合物）の断熱部１１４ａ、１１４ｃを設ける
のが好適である。この他には、テフロン（登録商標）、
ポリイミドなどの材料が適している。

【００２７】いま、断熱部１１４（総称）等の低融点ガ
ラス材と放熱部１１０の高熱伝導部材とを比較すると、
例えば、低融点ガラス材の熱伝導率が０．８（Ｗ／ｍ．
Ｋ）であるのに対し、インバーと銅との積層材では１７
０（Ｗ／ｍ．Ｋ）となり、低融点ガラスの断熱層１１４
を介在させることにより面方向（図１のＺＹ方向）への
熱流を遮断することができる。

【００２８】制御用ＩＣ１３と半導体レーザ素子１０の
それぞれの高熱伝導部材で構成した放熱部１１０ａと１
１０ｂとの境界部において、同様に低融点ガラス、テフ
ロン、ポリイミド材料で断熱部１１４ｂを形成すること
により、面方向の熱広がりを抑える。

【００２９】図４に示すように、０．１〜０．２ｍｍ程
度のわずかな巾の空気穴（符号なし）を放熱部１１０間
に並列に設け、底部の近傍をケース１のメイン基板１１
２の１／３〜２／５厚さで高伝導部材１１０ｃで形成す
ることもできる。この空気穴は、図示のように、放熱部
１１０間にそれぞれ設けてもよいし,制御用ＩＣ１３と
半導体レーザ素子１０との間にのみ設けてもよい。ま
た、高伝導部材１１０ｃは、前記空気穴の一部に設けて
もよいし、それぞれ全ての空気穴に設けてもよい。

【００３０】例として、ケース１の構造として、該ケー
スをアルミナ セラミックで構成し、放熱部１１０間の
Ｘ方向に０．１〜０．２ｍｍ程度の２個の空気穴を設
け、前記空気穴のそれぞれに底面部の１／５厚さに高熱
伝導材とした場合と、底面部の１／３厚さに高熱伝導材
を設け、ケース１を外部基板（図示せず）に取り付けネ
ジ穴１１２ａで締結したとき、底面部であるメイン基板
１１２に発生する応力を有限要素法により弾性応力を解
析した。この解析した結果は、１／５厚さでは２１０Ｍ
Ｐａの応力であるのに対し、１／３厚さでは５０ＭＰａ
となった。すなわち、空気穴の高さを適切に制御するこ
とにより、ケース１に外力が加わっても、応力及びこれ
に伴う変形を低くすることができ、安定した光結合を得
る効果がある。

【００３１】図３では、制御用ＩＣ１３と半導体レーザ
素子１０のケース１の底面部への熱広がり持つ放熱部１
１０を同一の高熱伝導材での構成を示したが、これに限
定されるものでなく、制御用ＩＣ１３と半導体レーザ素
子１０それぞれの放熱部１１０の高熱伝導材を別々の材
質で形成し、それらの境界面の断熱部１１４ｂは低融点
ガラス等で形成しても同様の効果が得られる。

【００３２】このように、放熱部１１０の間あるいは横
回り（ケース１と各放熱部１１０の間）を低融点ガラス
等の断熱部１１４（１１４ａ、１１４ｂの総称）で形成
することにより、制御用ＩＣ１３の熱を底面部方向に導
くことができる。さらにはケース１に外部基板を取付け
により、該外部基板を介して放熱できる。このため、制
御用ＩＣ１３から半導体レーザ素子１０への熱流入を抑
制できる。このように、高熱伝導材からなる放熱部１１
０をケース１の中央部から底面部方向のメイン基板１１
２へ設けることにより、熱的には底面部側に放熱でき、
光学的には、たとえケース１に熱変形が発生してもこれ
を最小にする構成とすることができる。

【００３３】次に、以上説明した半導体レーザ結合装置
２００の動作を図１、２、３を参照して説明する。半導
体レーザ結合装置２００において、外部からの電気信号
を外部リード端子１１３から制御用ＩＣ１３を経て半導
体レーザ素子１０に入力させ、電気信号が該半導体レー
ザ素子１０を動作させ、光出力信号を発振する。

【００３４】この光出力信号の内、前方（図示右方）の
光は集光レンズ１１で集光され、後方（図示左方）の光
は受光素子１６Ａでモニタされる。このモニタされた後
方光が常に一定となるように、この半導体レーザ素子１
０の電気信号入力を制御し、該半導体レーザ素子１０の
発振光出力を一定とする。また、サーミスタ１２が半導
体レーザ素子１０の温度を監視する。

【００３５】半導体レーザ素子１０の近傍には制御用Ｉ
Ｃ１３が配設されているので、前記半導体レーザ素子１
０への入力が低反射となり、高速動作をするが、制御用
ＩＣ１３からの発熱が面方向（図１のＹＺ方向）に流
れ、前記半導体レーザ素子１０の温度を上昇させ、光出
力を不安定にする。

【００３６】半導体レーザ素子１０及び制御用ＩＣ１３
にケース１の底部方向に熱広りをもつ高熱伝導部材によ
る放熱部１１０を形成してあるので、前記制御用ＩＣ１
３及び半導体レーザ素子１０の発熱を放散し、光出力を
安定にする。

【００３７】集光レンズ１１はＳｉ基板１００に形成し
たＶ溝の内面に２点接触で固定されているので、Ｘ方向
の高さが一定である。また、半導体レーザ素子１０はＳ
ｉ基板１００にマーク合わせをして接合しているので、
その位置が一定している。したがって、両者の光結合は
適切となり、前記集光レンズ１１には半導体レーザ素子
１０から適切に光入力させる。さらに、光ファイバ１４
が、ファイバガイド１８等で３軸方向に調整されてお
り、前記集光レンズ１１からの光出力が最適な条件で、
入射され、且つ光ファイバ１４から適切に光出力され
る。

【００３８】ケース１をセラミックで構成し、前記ケー
ス１と放熱部１１０との間に、低融点部材、且つ低熱伝
導部材で断熱部１１４を構成したので、前記ケース１内
の発熱が面方向（図１のＹＺ方向）へ流れることを抑制
することができる。さらに、断熱部１１４のＸ方向に空
気穴を設け、該空気穴のメイン基板１１２側を高熱伝導
部材１１０ｃで埋めて構成してあるので、ケース１の温
度変化及び外部基板に実装した場合、外部基板の温度変
化に対して、当該ケース１の変形が防止され、光結合系
が安定する。さらに、放熱部１１０に高熱伝導部材且つ
低熱膨張係数部材で面方向（ＹＺ方向）に積層した積層
部材を用いたので、温度変化に対して、上下方向（面方
向に垂直な方向）に伸び縮みしない。

【００３９】本実施形態によれば、半導体レーザ素子１
０、制御用ＩＣ１３は、高熱伝導材の放熱部１１０上に
実装されている。しかも、半導体レーザ素子１０と制御
用ＩＣ１３との間には低熱伝導、かつ低融点ガラス材、
あるいは空気穴の断熱層１１４を設けることにより、半
導体レーザ素子１０、制御用ＩＣからの熱をケース１の
底面部からメイン基板１１２または外部基板の方向に放
熱する構成としている。この構成にすることにより、発
熱量の多い制御用ＩＣ１３から半導体レーザ素子１０に
熱流入することなく、したがって安定したレーザ光の光
出力、発振波長が得られる。

【００４０】また、半導体レーザ素子１０、制御用ＩＣ
１３のそれぞれの下面の高熱伝導材で構成した放熱部１
１０はそれぞれ断熱部１１４で離隔された構成とするこ
とによりケース１が外力により変形しても光学結合を損
なうことなく、安定した出力が得られる。

【００４１】本実施形態においては、半導体レーザ結合
装置内に制御用ＩＣを有し、しかも制御用ＩＣの発生熱
に影響されること無く、広い温度範囲で高速の半導体レ
ーザ素子の受発振動作ができる。また、従来使用されて
いる構造をより小型ケースにすることにより、半導体レ
ーザ結合装置を低コストとすることができる。さらに、
装置を小型形状としたことにより、外部基板への実装性
が良くなる。

【００４２】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明の構
成によれば、半導体レーザ結合装置内に半導体レーザ素
子あるいは半導体受光素子と制御ＩＣとを近接して設
け、制御ＩＣの熱が前記半導体レーザ素子等の温度上昇
を招かない構造とすると共に、半導体レーザ結合装置を
外部放熱フィン等に取付けて外部温度変化が生じても光
結合系に影響を与えず、光出力変動のない高精度で光安
定性の高い半導体レーザ結合装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザ結合装置の一実施形
態の縦断面図である。

【図２】本発明に係る半導体レーザ結合装置の一実施形
態の平面図である。

【図３】図２の半導体レーザ結合装置の一態様のＡ−Ａ
矢視断面図である。

【図４】図２の半導体レーザ結合装置の他の態様のＡ−
Ａ矢視断面図である。

【図５】従来の光半導体素子用パッケージの断面図であ
る。

【符号の説明】

１…ケース、１０…半導体レーザ素子、１１…光結合用
レンズ、１３…制御用ＩＣ、１４…光ファイバ、１５…
フェルール、１６Ａ…半導体受光素子、１００…Ｓｉ基
板、１１０、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ…高熱伝導
材、１１２…メイン基板１１３…配線リード、１１４、
１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ…断熱部、２００…半導
体レーザ結合装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹田 道秀 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日 本オプネクスト株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AB27 AB28 BA01 EA15 FA06 FA13 FA30 5F088 BA16 BB01 EA07 JA03 JA14 JA20

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザ素子あるいは半導体受光素子
   と光結合させた光ファイバと、前記半導体レーザ素子あ
   るいは前記半導体受光素子を実装する基板と、前記半導
   体レーザ素子あるいは前記半導体受光素子を制御するＩ
   Ｃと、前記基板、前記ＩＣ、前記光ファイバを収納する
   ケースからなる半導体レーザ結合装置において、 前記半導体レーザ素子あるいは前記半導体受光素子の近
   傍に前記ＩＣを配置し、前記ＩＣの発熱を前記ケース底
   部に導く放熱部と、該放熱部と前記ケース間を熱遮断す
   る断熱部とを設け、前記光ファイバから一定の出力が得
   られるように構成としたことを特徴とする半導体レーザ
   結合装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記半導体レーザ素子あるいは前記半導体受光素子の発
   熱を前記ケース底部に導く放熱部を設け、該放熱部と前
   記ＩＣの放熱部間並びに前記半導体レーザ素子あるいは
   前記半導体受光素子の放熱部と前記ケース間を熱遮断す
   る断熱部をそれぞれ設けて構成としたことを特徴とする
   半導体レーザ結合装置。
3. 【請求項３】請求項１、２において、 前記ケースはセラミックからなり、前記断熱部は、前記
   放熱部と並列に空気穴を設け、該空気穴内の底面部近傍
   を高熱伝導材で埋設して構成したことを特徴とする半導
   体レーザ結合装置。
4. 【請求項４】請求項１、２において、 前記ケースはセラミックからなり、前記断熱部は低熱伝
   導、且つ低熱膨張部材で構成されたことを特徴とする半
   導体レーザ結合装置。
5. 【請求項５】請求項１、２において、 前記放熱部は、一方向に優れた放熱性を有し、且つ低膨
   張係数の同一の部材で構成したことを特徴とする半導体
   レーザ結合装置。
6. 【請求項６】請求項１、２において、 前記放熱部は、一方向に優れた放熱性を有し、且つ低膨
   張係数の異なる複数の部材を積層して構成したことを特
   徴とする半導体レーザ結合装置。