JP2003198040A - 半導体レーザモジュールの駆動方法 - Google Patents
半導体レーザモジュールの駆動方法Info
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Abstract
モジュール電流が流れることを防止し、その過剰なサー
モモジュール電流に起因する問題の発生を回避すること
ができる半導体レーザモジュールの駆動方法を提供す
る。 【解決手段】 半導体レーザ素子2の温度T(サーミス
タ指示温度Ts )に基づき、半導体レーザ素子2が所望
の温度となるようにサーモモジュール5に通電されるサ
ーモモジュール電流Itec を調整する際、半導体レーザ
素子2の駆動電流Iopと半導体レーザモジュール1の環
境温度Tc に基づき、半導体レーザ素子2が所定の上限
温度T(max)になる場合のサーモモジュール電流の加
熱方向の最大許容電流値Itec (max)を演算し、サー
モモジュール電流Itec の大きさを最大許容電流値Ite
c (max)以下に制限する。このため、半導体レーザ素
子2の温度Tが設定された上限温度T(max)を超える
ことが防止される。
Description
半導体レーザモジュールの駆動方法に関するものであ
る。
造例を示す。図4に示す半導体レーザモジュール1は、
例えば光通信に使用されるものであって、半導体レーザ
素子2と光ファイバ3を光学的に結合させてモジュール
化したものである。この半導体レーザモジュール1にお
いては、図4に示されるように、パッケージ4の内底壁
面4a上にサーモモジュール5が設けられている。この
サーモモジュール(又はサーモエレクトリッククーラ
ー:TEC)5は、複数のペルチエ素子5aが例えばア
ルミナや窒化アルミ等の絶縁基板からなる板部材5b,
5c(第1の基板、第2の基板)によって挟み込まれた
構造になっている。この例では、板部材5bがパッケー
ジ4の内底壁面4a上に固定され、この板部材5bにペ
ルチエ素子5aの放熱側(図4の下側)が半田を用いて
固定され、このペルチエ素子5aの吸熱側(図4の上
側)に板部材5cが半田により固定されている。
5aに通電される電流の向きに応じて発熱動作(加熱動
作)と吸熱動作(冷却動作)が変化し、その発熱量や吸
熱量は、サーモモジュール5の構成やその電流の大きさ
に応じて変化するものである。このようなサーモモジュ
ール5の上側(つまり、板部材5c上)には、部品の取
り付け用部材である基板6が、熱溶融接続材料である半
田、例えば融点148℃のInPbAg共晶半田により
固定設置されている。また、この基板6の上側には、支
持部材7,8とレンズ9が固定されている。また、この
支持部材7には、半導体レーザ素子2が配置されると共
に、半導体レーザ素子2の温度を検知するためのサーミ
スタ10が設けられている。更に、支持部材8には、半
導体レーザ素子2の発光状態を監視するモニタ用のフォ
トダイオード11が配設されている。
10nm帯及び1550nm帯の信号光波長帯のもの
や、1480nm帯や980nm帯等の光ファイバ増幅
器の励起光の波長帯のものが一般的に用いられている。
パッケージ4の側壁4bには貫通孔4cが形成され、こ
の貫通孔4cには例えばFe−Ni−Co合金(商標
名:コバール)等からなる光ファイバ支持部材12が嵌
合装着されている。この光ファイバ支持部材12は挿通
孔12aを有し、光ファイバ3の端部側がパッケージ4
の外部から挿通孔12aの内部に導入されている。ま
た、挿通孔12aの内部には、光ファイバ3の先端と間
隔を介してレンズ14が配設されている。
ピン(図示せず)が外部に向けて突出形成されている。
また、パッケージ4の内部には、半導体レーザ素子2、
サーモモジュール5、サーミスタ10、フォトダイオー
ド11をリードピンに導通接続させるための導体パター
ンやリード線等の導通手段(図示せず)が設けられてい
る。それら導通手段とリードピンによって、半導体レー
ザ素子2、サーモモジュール5、サーミスタ10、フォ
トダイオード11がそれぞれ半導体レーザモジュール駆
動用の装置類(図示せず)に接続されている。
供給するレーザ駆動電源に接続されており、サーモモジ
ュール5は、サーモモジュール電流を供給するサーモモ
ジュール電流発生電源に接続されている。このような半
導体レーザモジュール1において、その半導体レーザ素
子2にレーザ駆動電源から駆動電流が供給されると、半
導体レーザ素子2が駆動され、レーザ光が放射される。
この放射されたレーザ光は、レンズ9,14からなる結
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供される。
れるレーザ光は、半導体レーザ素子2自体の温度に応じ
て強度及び波長が変動する。このため、サーミスタ10
の抵抗値を半導体レーザ素子2の温度としてとらえ、前
記値に基づいて温度信号を出力すると共に、前記サーミ
スタ10からの温度信号により、サーモモジュール電流
発生電源に接続された前記装置が、半導体レーザ素子2
の温度が一定に保たれてレーザ光の強度及び波長が一定
になるように、サーモモジュール電流の向き及び大きさ
を調整してサーモモジュール5の加熱動作又は冷却動作
を制御する。このサーモモジュール5による温度制御に
よって、半導体レーザ素子2はほぼ一定の温度に保た
れ、半導体レーザ素子2から出射されるレーザ光の強度
及び波長が一定に保持される。
操作ミス、電気回路における接触不良やサーミスタによ
る温度検知回路オープンやショートその他の異常、又は
過剰電圧の発生等によって、サーモモジュール5上に固
定された半導体レーザ素子2及び熱溶融接続材料(半
田)を加熱させる加熱方向のサーモモジュール電流が過
剰に供給される異常事態が発生する場合がある。この場
合、サーモモジュール5が異常に高温加熱され、更にそ
の上に配設されている半導体レーザ素子2、基板6、レ
ンズ9等の部品が急激に加熱される。例えば10秒間で
サーミスタ10の指示温度が200℃以上に上昇したり
する。
材5cがパッケージ4の側壁や光ファイバ支持部材12
に熱的に接続されている場合には、サーモモジュール5
から発せられた熱の一部は、パッケージ4の側壁や光フ
ァイバ支持部材12を介して外部に放出される。このた
め、上記のようにサーモモジュール5が異常に高温加熱
しても、その熱量の一部がサーモモジュール5から光フ
ァイバ支持部材12を介して外部に放熱されることとな
り、サーモモジュール5上の半導体レーザ素子2やレン
ズ9等の部品に伝熱される熱量が抑制されて、これらの
部品の温度上昇が緩和される。
4に示されるように、サーモモジュール5上の部品とパ
ッケージ4の側壁や光ファイバ支持部材12とが熱的に
独立した状態である場合、サーモモジュール5上の部品
の熱がパッケージ4の側壁や光ファイバ支持部材12を
通してパッケージ4の外部に放熱されることは殆ど無
い。このような場合には、サーモモジュール5の基板6
側に異常な高温加熱が発生すると、その熱量がサーモモ
ジュール5上の部品に伝熱され、その殆どが蓄積されて
しまう。このため、サーモモジュール5上の部品の温度
は著しく上昇し、次に示すような不都合な事態が発生し
易くなる。
は、サーモモジュール5及びパッケージ4内の空間を介
する以外に、サーモモジュール5上の部品とパッケージ
4の側壁や光ファイバ支持部材12との間に直接な熱伝
達経路がない状態をいう。例えば加熱方向の過剰なサー
モモジュール電流に起因したサーモモジュール5の高温
加熱によって半導体レーザ素子2の温度が高温に上昇し
た場合、半導体レーザ素子2の結晶内部の欠陥が成長
し、半導体レーザ素子2の特性が大幅に劣化してしまう
という問題が生じる。
モジュール5の板部材5cに例えば融点148℃のIn
PbAg共晶半田等の半田からなる熱溶融接続材料によ
って固定されている。このために、サーモモジュール5
が異常に高温加熱した場合、半田が溶融して基板6の位
置ずれが生じることがある。この基板6の位置ずれによ
り、半導体レーザ素子2及びレンズ9が良好に光結合さ
れた正規の位置からずれ、半導体レーザ素子2及びレン
ズ9の光ファイバ3に対する光結合ずれ(調芯ずれ)が
生じてしまう。その結果、半導体レーザモジュール1の
光出力が大幅に低下してしまうという問題が生じる。特
に、基板6の位置ずれにより半導体レーザ素子2が光フ
ァイバ3に対して角度ずれを起こす場合、例えば0.2
°の角度ずれによって光出力が95%も低下してしま
う。
いる。その具体的な取り付け方法としては、ガラス製の
レンズ9が例えば金属製のホルダに低融点ガラスを利用
して接着固定され、この金属製のホルダが基板6に固定
されている場合がある。この場合に、サーモモジュール
5が急激に異常な高温加熱状態になると、ガラスと金属
との間の大きな熱膨張率の差によって、レンズ9と金属
製のホルダとの接合部分(低融点ガラス)にクラックが
発生することがある。このクラック発生により、レンズ
9が位置ずれや傾きを生じて光軸がずれたり、レンズ9
が金属製のホルダから脱落したりして、半導体レーザ素
子2と光ファイバ3との光結合が損なわれてしまう。そ
の結果、半導体レーザモジュール1から良好な光出力が
得られないという問題が生じる。
cとは半田を利用して結合されている。このために、サ
ーモモジュール5の異常加熱により、この半田が溶融
し、例えばペルチエ素子5aが脱落する等して、サーモ
モジュール5自体が機能低下したり破損したりする虞が
ある。本発明は上記課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、サーモモジュールの加熱方向に過
剰なサーモモジュール電流が流れることを防止し、その
過剰なサーモモジュール電流に起因する問題の発生を回
避することができる半導体レーザモジュールの駆動方法
を提供することにある。
ために、本発明においては、半導体レーザ素子が、その
半導体レーザ素子の温度を制御するサーモモジュール上
に熱溶融接続材料を用いて固定設置されている、半導体
レーザモジュールを駆動する方法において、半導体レー
ザ素子の駆動電流及び半導体レーザモジュールの環境温
度に基づき、半導体レーザ素子の温度が所定の上限温度
になる場合のサーモモジュールに通電される加熱方向の
サーモモジュール電流を最大許容電流値として求めるス
テップと、加熱方向のサーモモジュール電流を最大許容
電流値以下に制限するステップと、を有することを特徴
とする半導体レーザモジュールの駆動方法が提供され
る。
は、サーモモジュール上に熱溶融接続材料を用いて固定
設置されている半導体レーザ素子が加熱されるように、
サーモモジュールが動作する場合において、サーモモジ
ュールに通電されるサーモモジュール電流の方向をいう
ものとする。
て添付図面を参照しつつ説明する。図1に、本実施形態
に係る半導体レーザモジュール及びその駆動のための装
置を示す。図1に示されるように、半導体レーザモジュ
ール1自体は、図4に示した従来の場合と同様の構成を
なしている。
モジュール5の上側の板部材5c上に、部品の取り付け
用部材である基板6が、熱溶融接続材料である例えば融
点148℃のInPbAg共晶半田を用いて固定設置さ
れている。この基板6の上側には、支持部材7とレンズ
9が固定されている。この支持部材7上には、半導体レ
ーザ素子2が配置されると共に、半導体レーザ素子2の
温度Tを検知するためのサーミスタ10が設けられてい
る。なお。これ以降、サーミスタ10によって検知され
た半導体レーザ素子2の温度Tを、適宜サーミスタ指示
温度Ts と呼ぶことにする。こうして、半導体レーザ素
子2及びレンズ9がサーモモジュール5の上側の板部材
5c上に熱的に接続されており、その熱的な接続にIn
PbAg共晶半田が熱溶融接続材料として使用されてい
る。
ファイバ支持部材12を介して光ファイバ3が接続され
ている。そして、半導体レーザ素子2は、レンズ9等の
結合用光学系を介して、この光ファイバ3に光結合して
いる。また、半導体レーザモジュール1の周囲には、そ
の駆動のための種々の装置が配置されている。例えば半
導体レーザモジュール1内の半導体レーザ素子2に接続
して、その半導体レーザ素子2に駆動電流Iopを供給す
るレーザ駆動電源21が設置されている。また、サーモ
モジュール5に接続して、そのサーモモジュール5にサ
ーモモジュール電流Itec を供給するサーモモジュール
電流発生電源22が設置されている。また、半導体レー
ザモジュール1の環境温度Tc を検出する環境温度セン
サ23が、半導体レーザモジュール1に接触して又は隣
接して配置されている。ここでは、半導体レーザモジュ
ール1の近傍に配置されている場合を図示する。
ンサ23にそれぞれ接続して、演算処理装置24が設置
されている。この演算処理装置24においては、レーザ
駆動電源21によって供給される半導体レーザ素子2の
駆動電流Iopと、環境温度センサ23によって検出され
る半導体レーザモジュール1の環境温度Tc に基づき、
サーモモジュール5の加熱方向におけるサーモモジュー
ル電流の最大許容電流値Itec (max)が演算される。
なお、この加熱方向のサーモモジュール電流の最大許容
電流値Itec (max)とは、半導体レーザ素子2の温度
T(サーミスタ指示温度Ts )が所定の上限温度T(ma
x)になる場合の、サーモモジュール電流発生電源22
からサーモモジュール5に向かって、サーモモジュール
5の上側の板部材5cが加熱されるように通電されるサ
ーモモジュール電流Itec をいう。
駆動電流Iop及び半導体レーザモジュール1の環境温度
Tc を一定に保った状態で、サーモモジュール5に種々
の大きさの加熱方向のサーモモジュール電流Itec を通
電した場合における、半導体レーザ素子2の温度T(サ
ーミスタ指示温度Ts )の時間変化を測定したグラフで
ある。
ール5に加熱方向のサーモモジュール電流Itec が通電
されると、半導体レーザ素子2の温度T(サーミスタ指
示温度Ts )は時間と共に上昇し、一定の温度において
安定する。サーモモジュール電流の加熱方向の最大許容
電流値Itec (max)とは、このように一定値に定まる
半導体レーザ素子2の温度T(サーミスタ指示温度Ts
)が所定の値になる場合の加熱方向のサーモモジュー
ル電流値をいい、この一定の温度は半導体レーザ素子2
の駆動電流Iop及び半導体レーザモジュール1の環境温
度Tc に依存して決まる。即ち、駆動電流Iop及び環境
温度Tc が与えられた場合には、サーモモジュール電流
Itec が最大許容電流値Itec (max)を超えない限
り、半導体レーザ素子2の温度T(サーミスタ指示温度
Ts )は所定の温度を超えることはない。
ミスタ10及び演算処理装置24にそれぞれ接続されて
制御装置25が設置されている。この制御装置25にお
いては、所定の制御信号がサーモモジュール電流発生電
源22に発信されるようになっている。この制御信号
は、サーミスタ10によって検知される半導体レーザ素
子2の温度T(サーミスタ指示温度Ts )に基づき、半
導体レーザ素子2が所望の温度に保持されるようにサー
モモジュール5に通電するサーモモジュール電流Itec
の向き及び大きさを調整すると共に、サーモモジュール
5に加熱方向のサーモモジュール電流Itec が通電され
る場合には、演算処理装置24による演算結果に基づ
き、サーモモジュール電流Itec の大きさを最大許容電
流値Itec (max)以下に制限するための信号である。
方法について説明する。この演算方法は、次のような実
験を基礎にして開発されたものである。即ち、先ず、半
導体レーザ素子2の上限温度T(max)を、半導体レー
ザ素子2及びレンズ9が基板6等を介してサーモモジュ
ール5上に熱的に接続される際に使用されるInPbA
g共晶半田の融点148℃に設定した。これは、半導体
レーザ素子2の温度Tが148℃を超えると、半導体レ
ーザ素子2及びレンズ9をサーモモジュール5上に接続
固定しているInPbAg共晶半田が溶融し、図4に示
される従来の半導体レーザモジュール1について指摘し
たように、半導体レーザ素子2及びレンズ9の位置ずれ
により光ファイバ3に対する光結合ずれが生じて光出力
が低下したりする等の問題が引き起こされるからであ
る。
ザ素子2に供給される駆動電流Iopを0mA、500m
A、及び1000mAの場合にそれぞれ固定し、環境温
度センサ23によって検出される半導体レーザモジュー
ル1の環境温度Tcを0℃、15℃、25℃、45℃、
65℃、及び75℃と変化させた。そして、このような
半導体レーザ素子2の駆動電流Iop及び半導体レーザモ
ジュール1の環境温度Tcの各々の条件の組合せについ
て、サーモモジュール電流Itec を変化させ、サーミス
タ10によって検知される半導体レーザ素子2の温度T
(サーミスタ指示温度Ts )が上限温度T(max)=1
48℃となる場合のサーモモジュール電流発生電源22
からサーモモジュール5に通電される加熱方向のサーモ
モジュール電流Itec 、即ち最大許容電流値Itec (ma
x)を測定した。その結果は、図3のグラフに示される
ようになった。
500mA、及び1000mAのそれぞれの場合におい
て、環境温度Tcと最大許容電流値Itec (max)との間
には直線で近似される線形の関係があることが明らかで
ある。従って、最大許容電流値Itec (max)は、次の
ように表される。即ち、 Itec (max)=f(Tc、Iop)=aTc+bIop+c (1) 但し、a、b、c:定数 本発明者らが実際の測定値に基づいて計算したところ、
駆動電流Iop=0mAの場合に、上記(1)式は、 Itec (max)=−0.0068Tc+1.1058 (2) となる。駆動電流Iop=500mAの場合には、 Itec (max)=−0.0068Tc+0.9558 (3) となる。駆動電流Iop=1000mAの場合には、 Itec (max)=−0.0068Tc+0.8058 (4) となる。そして、これら(2)〜(4)式から(1)式
の各定数a、b、cを求めると、上記(1)式は次のよ
うになった。即ち、 Itec (max)=−0.0068Tc−0.0003Iop+1.1058 (5)
22からサーモモジュール5に通電される加熱方向の最
大許容電流値Itec (max)を、半導体レーザモジュー
ル1の環境温度Tc 及び半導体レーザ素子2の駆動電流
Iopから求めることができる演算式が得られた。即ち、
演算処理装置24においては、本発明者らの実験結果を
基礎にして得られた(5)式に基づいて演算が行われ
る。
b、cは、半導体レーザモジュール1の特性の異なる1
個1個において、また半導体レーザモジュール1の近傍
の環境温度センサ23の配置位置等の検出条件や半導体
レーザ素子2の上限温度T(max)としていかなる温度
に設定するか等の設定条件により、異なる値となる。こ
のため、各々の具体的なケースについては、それぞれに
上記のような実験やシミュレーション計算等を行なって
予め決定しておくが必要である。
駆動方法について説明する。先ず、レーザ駆動電源21
から半導体レーザモジュール1内の半導体レーザ素子2
に所定の駆動電流Iopが供給され、半導体レーザ素子2
が駆動される。こうして、半導体レーザ素子2から所定
の強度及び波長をもつレーザ光が放射され、レンズ9等
の結合用光学系を介して光ファイバ3に入射し、光ファ
イバ3内を伝搬していく。
が、サーミスタ10によって検知されると共に、半導体
レーザモジュール1の環境温度Tc が環境温度センサ2
3によって検出される。次いで、演算処理装置24にお
いて、半導体レーザ素子2の駆動電流Iop及び半導体レ
ーザモジュール1の環境温度Tc に基づき、上記(5)
式を用いて、半導体レーザ素子2の温度Tが所定の上限
温度T(max)になる場合のサーモモジュール電流の加
熱方向の最大許容電流値Itec (max)が演算される。
この場合の半導体レーザ素子2の上限温度T(max)
は、例えばInPbAg共晶半田の融点148℃に設定
されている。
タ10によって検知された半導体レーザ素子2の温度T
に基づき、半導体レーザ素子2が所望の温度、例えば2
5℃となるようにサーモモジュール5に通電されるサー
モモジュール電流Itec の向き及び大きさを調整するた
めの信号が形成される。同時に、半導体レーザ素子2を
所望の温度にするため、サーモモジュール5に加熱方向
のサーモモジュール電流Itec が通電される場合には、
演算処理装置24から送られてきた演算結果に基づき、
サーモモジュール電流Itec の大きさを最大許容電流値
Itec (max)以下に制限するための信号が形成され
る。こうして、加熱方向のサーモモジュール電流Itec
が最大許容電流値Itec (max)以下という制限下でサ
ーモモジュール電流Itec の大きさを調整する制御信号
が形成され、サーモモジュール電流発生電源22に送信
される。
2において、サーモモジュール電流Itec が発生される
と共に、サーモモジュール5に加熱方向のサーモモジュ
ール電流Itec が通電される場合には、制御装置25か
らの制御信号に基づき、最大許容電流値Itec (max)
以下の範囲内でその大きさが調整される。そして、この
ように制御されたサーモモジュール電流Itec が、サー
モモジュール5に供給される。
電流Itec が供給されたサーモモジュール5は、その加
熱動作又は冷却動作により半導体レーザ素子2の温度T
が所望の温度に保たれように温度制御する。こうして、
半導体レーザ素子2から放射されるレーザ光の強度及び
波長が、所望の値に保持される。しかも、このとき、半
導体レーザ素子2の温度Tが設定された上限温度T(ma
x)の148℃を超えることはない。
レーザ素子2の駆動電流Iopと半導体レーザモジュール
1の環境温度Tc に基づき、予め実験により得られた演
算式を用いて、半導体レーザ素子2が所定の上限温度T
(max)になる場合の加熱方向のサーモモジュール電流
Itec の最大許容電流値Itec (max)が演算され、加
熱方向のサーモモジュール電流Itec の大きさが最大許
容電流値Itec (max)以下に制限される。このため、
従来の場合と同様に、サーミスタ10によって検知され
た半導体レーザ素子2の温度Tに基づき、半導体レーザ
素子2が所望の温度となるようにサーモモジュール5に
通電されるサーモモジュール電流Itecの向き及び大き
さが制御される際に、加熱方向のサーモモジュール電流
Itec の大きさが最大許容電流値Itec (max)を超え
ることはなくなる。その結果、半導体レーザ素子2の温
度Tが上限温度T(max)を超えることが防止される。
とサーモモジュール5との熱的な接続に熱溶融接続材料
として使用されているInPbAg共晶半田が溶融する
ことはなくなるため、半導体レーザ素子2及びレンズ9
の位置ずれによる光ファイバ3に対する光結合ずれに起
因した光出力の大幅な低下を防止することができる。ま
た、半導体レーザ素子2の温度Tが、結晶内部の欠陥を
大きく成長させる程には上昇しなくなるため、その特性
が大幅に劣化することを防止することができる。
ダに低融点ガラスを利用して接着固定されいる場合で
も、その接合部分(低融点ガラス)にクラックが発生す
ることはなくなるため、レンズ9が金属製のホルダから
脱落することを防止して、半導体レーザ素子2と光ファ
イバ3の良好な光結合を維持することができる。更に、
サーモモジュール5のペルチエ素子と板部材とを結合し
ている半田が溶融することもなくなるため、サーモモジ
ュール5自体の破損を防止することができる。
電される加熱方向の過剰なサーモモジュール電流Itec
によって半導体レーザモジュール1が破壊されることを
防止することができる。なお、上記実施形態において
は、半導体レーザ素子2の上限温度T(max)がInP
bAg共晶半田の融点148℃に設定されているが、半
導体レーザ素子2の上限温度T(max)はこの設定温度
に限定される必要はない。例えばInPbAg共晶半田
の融点に対して余裕をみこんだ低い温度を半導体レーザ
素子2の上限温度T(max)として設定してもよい。ま
た、半導体レーザ素子2及びレンズ9とサーモモジュー
ル5との熱的な接続にInPbAg共晶半田以外の熱溶
融接続材料を使用する場合には、その熱溶融接続材料の
溶融温度以下の温度を半導体レーザ素子2の上限温度T
(max)として設定すればよい。更に、他の要因により
半導体レーザ素子2の温度Tをある所望の温度以下に抑
制する必要が生じた場合には、その所望の温度を半導体
レーザ素子2の上限温度T(max)として設定すればよ
い。このような場合、本発明者が行ったものと同様の実
験に基づき、新たな半導体レーザ素子2の上限温度T
(max)に対応する演算式を求め、それを用いてサーモ
モジュール電流の加熱方向の最大許容電流値Itec (ma
x)を算出すればよい。
ーザ素子2がレンズ9等の結合用光学系を介して光ファ
イバ3に光結合している半導体レーザモジュール1につ
いて説明したが、半導体レーザ素子2が直接にレンズ付
き光ファイバに光結合している半導体レーザモジュール
の場合にも、本発明を適用することは可能である。この
場合にも、半導体レーザ素子2の特性劣化を防止した
り、半導体レーザ素子2のレンズ付き光ファイバに対す
る光結合ずれによる光出力の低下を防止したり、サーモ
モジュール5の破損を防止したりする効果を奏すること
ができる。
れば、半導体レーザ素子の駆動電流と半導体レーザモジ
ュールの環境温度に基づき、半導体レーザ素子の温度が
所定の上限温度になる場合のサーモモジュールに通電さ
れる加熱方向のサーモモジュール電流を最大許容電流値
として求め、加熱方向のサーモモジュール電流を最大許
容電流値以下に制限することにより、半導体レーザ素子
の温度が所定の上限温度を超えることを防止することが
できる。このため、半導体レーザ素子の温度上昇に起因
する破壊や特性劣化を防止することができる。
導体レーザ素子がサーモモジュール上に固定設置される
際に使用された熱溶融接続材料の溶融温度以下の温度に
設定することにより、半導体レーザ素子の位置ずれを防
止し、光ファイバに対する光結合ずれに起因する光出力
の低下を防止することができる。
ール及びその駆動のための装置を示す概略図である。
とする半導体レーザ素子の温度T(サーミスタ指示温度
Ts )の時間変化を示すグラフである。
として半導体レーザモジュールの環境温度Tcとサーモ
モジュール電流の加熱方向の最大許容電流値Itec (ma
x)との関係を示すグラフである。
図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体レーザ素子が、前記半導体レーザ
素子の温度を制御するサーモモジュール上に熱溶融接続
材料を用いて固定設置されている、半導体レーザモジュ
ールを駆動する方法において、 前記半導体レーザ素子の駆動電流及び前記半導体レーザ
モジュールの環境温度に基づき、前記半導体レーザ素子
の温度が所定の上限温度になる場合の前記サーモモジュ
ールに通電される加熱方向のサーモモジュール電流を最
大許容電流値として求めるステップと、 前記加熱方向のサーモモジュール電流を前記最大許容電
流値以下に制限するステップと、 を有することを特徴とする半導体レーザモジュールの駆
動方法。 - 【請求項2】 前記半導体レーザ素子から出射されたレ
ーザ光が、前記半導体レーザモジュールに接続された光
ファイバに入射される、請求項1記載の半導体レーザモ
ジュールの駆動方法。 - 【請求項3】 前記半導体レーザ素子の所定の上限温度
が、前記熱溶融接続材料の溶融温度以下に設定される、
請求項1又は2に記載の半導体レーザモジュールの駆動
方法。 - 【請求項4】 前記熱溶融接続材料が、半田である、請
求項3記載の半導体レーザモジュールの駆動方法。 - 【請求項5】 前記サーモモジュール電流の最大許容電
流値Itec (max)が、次式 Itec (max)=aTc +bIop+c 但し、Tc :半導体レーザモジュールの環境温度 Iop:半導体レーザ素子の駆動電流 a、b、c:定数 を用いて演算される、請求項1乃至4のいずれかに記載
の半導体レーザモジュールの駆動方法。 - 【請求項6】 定数a、b、cが、前記半導体レーザモ
ジュールの特性に応じて、前記半導体レーザ素子の上限
温度の設定条件及び前記半導体レーザモジュールの環境
温度の検出条件に基づいて予め決定される、請求項5記
載の半導体レーザモジュールの駆動方法。 - 【請求項7】 前記半導体レーザ素子の温度が、前記半
導体レーザ素子の近傍に配置されたサーミスタによって
検出される、請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体
レーザモジュールの駆動方法。 - 【請求項8】 前記半導体レーザモジュールの環境温度
が、前記半導体レーザモジュールに接触して又は隣接し
て設置された温度センサによって検出される、請求項1
乃至7のいずれかに記載の半導体レーザモジュールの駆
動方法。
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