JP2004096009A - レーザパッケージおよびレーザ光源モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】レーザダイオードチップの出力パワーモニタリングにおけるトラッキングエラーを抑制する。
【解決手段】光モニター１５がレーザダイオード１６の後端面からの光出力を受光するようにアライメントされる。レンズ化ファイバー入力端３０を有するピッグテイルファイバー１４が光結合領域を形成するようにレーザダイオード１６の前端面から離して配置され、ファイバー１４への光出力を受光するようにレーザ放出キャビティーに対してアライメントされる。レーザダイオード１６の前端面はレンズ化ファイバー入力端部とともに第２のファブリー−ペローキャビティーを形成するが、本発明は第２のファブリー−ペローキャビティーの形成を抑制する手段として、例えば、二重円錐レンズをレンズ化ファイバー入力端３０の先端に形成する。
【選択図】　　　　図４２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般的には光源のモニターに関し、より詳細にはレーザポンプモジュールのようなレーザ光源の出力強度のモニターにおけるトラッキングエラーの抑制に関する。しかしながら本発明は半導体レーザやファイバーレーザや固体レーザに応用されるけれども、レーザ光源の強度あるいはパワー出力のトラッキングが必要な他のどんな用途にも同様に応用可能である。
【０００２】
【背景技術】
光遠隔通信用の９８０ｎｍおよび１４８０ｎｍポンプモジュールのようなポンプレーザモジュールの採用において、ポンプレーザの出力強度を所望のレベルに確実に維持する必要がある。このことは現在、モジュールパッケージにあるレーザダイオードチップの後端面に配置されたモニターフォトダイオード（ＭＰＤ）のようなモニター装置を用いてポンプモジュール・ピッグテイルファイバーから供給される出力パワーをモニターすることにより行なわれる。ポンプモジュールは典型的には単一モードピッグテイルファイバーに光学的に結合されるようにアライメントされたレーザキャビティーから供給される前端面光出力を有するレーザダイオードチップを備え、前記ファイバーはファイバー増幅器、ファイバーレーザ、あるいは他のタイプの光学的用途に接続するためのパッケージの外部で終端する。レーザダイオード出力の光結合は出力光をファーバーの入力端にコリメートし、かつフォーカスするレンズにより達成される。レーザダイオード出力光のいくらかはレンズからレーザキャビティーに反射して戻され、その場合光はレーザキャビティー内で増幅され、一部は後端面からＭＰＤに出射する。出力光の別の部分はモジュールケースまたはパッケージ内で散乱されて消失する。レンズまたは他の光学要素から反射する光はダイオード導波路に通すことなく直接検出できる。
【０００３】
この光を結合するためのより魅力的なアプローチは、Ｈａｒｋｅｒの米国特許第５，９４０，５５７号（特許文献１）、Ｍｏｄａｖｉｓ他の米国特許第５，４５５，８７９号（特許文献２）、Ｒｏｆｆの米国特許第５，５００，９１１号（特許文献３）およびＵｎｏ他の特許文献４としての米国特許第５，０７４，６８２号（これら全ては、本願に引用して援用する）に開示されているように、鑿状または楔形状のような入力端に形成されたレンズを有するピッグテイルファイバーを使用することである。特にピッグテイルファイバーの鑿状入力端がファイバーの縦軸に対して角度付けされている（傾けられる）場合は、特許文献１に述べられているように結合効率のさらなる改善が実現される。表面に反射防止（ＡＲ）コーティングが施された角度付け（傾斜）レンズは、入力鑿状レンズから反射されたレーザダイオード出力光のかなりの部分がレーザダイオードチップに再入射するのを防止する。
【０００４】
レーザダイオード技術では周知のように、ポンプモジュールダイオードの後端面は高反射（ＨＲ）コーティングを有し、一方前端面は低反射あるいは反射防止（ＡＲ）コーティングを有し、それによりレーザキャビティー内のレーザダイオード光学パワーの大部分は後端面で高反射されて前端面から出射する。しかしながらＨＲ反射器は完全な反射器ではなく、レーザ光のおよそ０．５％から１０％がＨＲコーティングを通り、この光をＭＰＤに使用して、レーザダイオードからの後端面光を感知することによりレーザダイオードの出力パワーを追跡（トラッキング）できる。出力パワーを点検およびモニターする別の方法は出力パワーの小部分、即ち０．５％あるいは１％を分割し、この少量をＭＰＤに供給することである。レーザダイオードチップ後端面からＭＰＤに当たる１ミリワットのパワーにつきモニター電流は典型的には約０．５から１ミリアンペアの電流であろう。伝統的にはダイオードの後端面から出射する少量のパワーを利用するためにＭＰＤをレーザダイオードの後端面に配置するのが好まれてきた。
【０００５】
パッケージにおけるＭＰＤ検出器の一つの問題は、モジュールからの与えられた出力パワーに対するモジュールパッケージ内の周囲温度の変化により、ＭＰＤの値が変化することである。ポンプモジュールを使用する場合、エンドユーザは与えられたＭＰＤ電流出力に対して与えられた光学出力パワーがモジュールから引き出せることを望む。しかしながらケース（容器）温度の変化による予測される変動が常に存在するが、それは許容限界内あるいは許容範囲内にあることが要求され、これは今のところ約０〜７５℃のパッケージ温度変動に対して約±５〜１０％の間と考えられる。言い換えれば約±８％のＭＰＤのトラッキングエラーは今のところ許容できるが、この範囲を超える値はエンドユーザには一般的に許容できない。またエンドユーザのより高精度に対する要求が増大するにつれ、ポンプモジュールの製造者にトラッキングエラーのさらなる抑制を課すことで、最大許容トラッキングエラーを減少する必要がありそうである。ここではトラッキングエラーはレーザダイオード後端面からＭＰＤにより集められた光出力から作り出された固定されたＭＰＤ電流に対する、ケース（容器）あるいはパッケージの温度の変化によるモジュール出力パワーの変化として定義される。我々はこの範囲を超える後端面ＭＰＤトラッキングエラーを経験している。それゆえ、エンドユーザの要求を満たすようにモジュールの出力パワーのより正確なトラッキングを提供するために行う何らかの必要性がある。
【０００６】
トラッキングエラーの原因の決定にはいくつかの複雑な要因があるが、以下に主な原因の内の二つを述べる。動作によりあるいは周囲温度によりモジュールケース（容器）温度が変化するので、レーザダイオードチップとＭＰＤが配置されるポンプモジュールパッケージを囲む内側は熱−電気冷却器（「ＴＥＣ」）を用いて予め定められた動作温度に設定され、これは如何なる数の種々の動作温度でもよいが、典型的には２５℃である。これは動作温度が同一に維持されるように、従ってモジュール動作の光学特性が周囲温度で著しく変化しないように行なわれる。
【０００７】
しかしながら動作中にモジュールパッケージ温度が変化するにつれ、パッケージおよび特にレーザダイオードと結合ピッグテイルファイバー入力端を支持するプラットフォームがごくわずかに曲がり、あるいは歪んで、レンズ化されたファイバー入力先端あるいは端部と、レーザ前端面との間のわずかな内部アライメント不良を生じる。ファイバーレンズとレーザダイオード前端面とのこの距離、即ちキャビティー長は典型的には約１０μｍである。レーザダイオードチップのキャビティー長と比較して、これは全く小さい。９８０ｎｍチップの典型的キャビティー長は約１．５ｍｍで、１４８０ｎｍチップのキャビティー長は約２ｍｍである。
【０００８】
レンズ化されたファイバー先端からの比較的反射性のフィードバックとレーザ前端面の外部表面から反射された光はファブリー−ペロー（Ｆ−Ｐ）キャビティーを形成する。従ってパッケージの中に存在するこのような二つのＦ−Ｐキャビティー、即ちレーザファブリー−ペロー（Ｆ−Ｐ）一次キャビティーと、端面−レンズ間のファブリー−ペロー（Ｆ−Ｐ）二次キャビティーとがあり、二次キャビティー中のこれらの構成要素からの反射光はある程度の共振を達成する。ケース（容器）の温度が変わるにつれて、レーザ前端面とファイバーレンズ先端との間の距離が少量変化し得る。
【０００９】
ケース温度の変化から生じる二次Ｆ−Ｐキャビティー長の変化は、この二次キャビティー中の光がレーザダイオードチップ中に生じた光の位相に対し、位相合致や位相外れを生じ、レーザダイオードから放射される光に加算され、またそれから引き算される。レーザダイオードの前端面とレンズ化ファイバーの面との間で反射される光はレーザダイオードからの全光出力に比べて比較的少ないので、この位相変化はポンプモジュール出力パワーにはそれほど影響を与えない。しかしながら二次Ｆ−Ｐキャビティーからレーザダイオードに入射するフィードバックはレーザダイオードチップ内で増幅され、増幅された出力がＭＰＤにより検出されるので、位相干渉の変化はＭＰＤにかなりの影響を与え得る。このようにＭＰＤはレーザダイオードの出力強度を真に表さない値を検出し、たとえモジュールからの出力パワーの変化があって、それがごくわずかだとしてもＭＰＤにより検出される値は一次と二次キャビティー間の位相干渉で変化する。
【００１０】
ＭＰＤトラッキングエラーのもう一つの影響はパッケージ内のファイバー方向あるいは配置位置であり、これは複屈折変化によりピッグテイルファイバー内のファイバーブラッグ格子における有効格子強度を変化し得る。容器温度の変化はファイバーのストレス、特にモジュールのスナウト（ｓｎｏｕｔ）内のファイバーに対する応力（ストレス）変化を生じさせる。そのような応力の変化はファイバーの複屈折変化を生じ、これが様々な量の円偏光を引き起す。ファイバー格子から反射され、チップにフィードバックされた光はその光の一つの偏光のみを増幅する。このように温度によるスナウト内での応力変化はＭＰＤ電流の変化を引き起す。
【００１１】
以上の点から見て、トラッキングエラーはレーザダイオードチップとピッグテイルファイバー入力端とを支持するパッケージプラットフォームの曲がりによっても、またレーザダイオードキャビティーに入射して増幅され、そして、レーザキャビティーの後端面から放射される他の光に加えてＭＰＤにより検出されるフィードバック光によっても生じる。
【００１２】
【特許文献１】
米国特許第５，９４０，５５７号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，４５５，８７９号明細書
【特許文献３】
米国特許第５，５００，９１１号明細書
【特許文献４】
米国特許第５，０７４，６８２号明細書
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って上記の問題を克服することが本発明の目的である。
【００１４】
ポンプモジュールの出力パワーモニタリングにおけるトラッキングエラーを抑制すること、あるいは許容レベルに減少することがさらなる目的である。そしてこの目的を達成し得るレーザパッケージおよびレーザ光源モジュールを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、モニタリングにおけるトラッキングエラーを抑制するためにいくつかの解決策が提供される。
【００１６】
トラッキングエラーを減少する一つの解決策は、ファイバー先端のレンズからの光反射フィードバックにより生じる干渉を抑制するために入力ファイバーの先端に鑿状レンズの代わりに二重円錐レンズを採用することである。さらに入力ファイバーの先端にファイバーの縦軸に対して数度角度付けした（傾けた）二重円錐レンズにより結果はさらに改善される。次に角度付け（傾斜）二重円錐レンズはレーザキャビティーの軸を有するレーザダイオード出力放射から空間的に離して配置され、さらにピッグテイルファイバーの縦軸に対して角度付けして（傾けて）配置される。これにより固定されたレーザダイオードパワー出力でのＭＰＤ電流の変化を減少することが示された。二重円錐レンズは連続曲面を有し、一方鑿状レンズは強いフィードバック反射を与える幾つかの局所的に平坦な面を有する。二重円錐レンズ化ファイバー入力端の使用により、反射された光のレーザダイオードキャビティーへのフィードバックはより少なくなる。また反射を減少するためにレンズ表面にＡＲコーティングが付け加えられてもよい。
【００１７】
別の解決策はファイバーに角度付けして（傾けて）配置された二重円錐レンズを採用するのではなく、レンズの中心がファイバーコアの中心から数ミクロンオフセットした（ずれた）二重円錐レンズを採用することである。この場合、レーザダイオード接合面内の二重円錐レンズ半径の中心はファイバー入力端の中心軸から横にオフセットされている。その結果、オフセットされた二重円錐レンズの端部から反射された光はレーザキャビティーの軸に対して傾いて反射される傾向にあり、従ってレーザダイオードキャビティーにフィードバックされない。そのように反射光をオフセットすればトラッキングエラーを引き起こすＦ−Ｐ二次キャビティーの成立を回避できる。
【００１８】
別の解決策は、特にレーザダイオードチップの軸をファイバー軸に対して傾けて配置して、さらなる合成角度をつけ、鑿状レンズから反射される光の実質的な部分がレーザダイオードキャビティーに戻らないように鑿状レンズを採用することである。光ファイバーの軸に対して鑿状レンズを角度付けして（傾けて）レーザダイオードの前端面と鑿状レンズとの間の強い二次Ｆ−Ｐキャビティーの形成を回避することによりモニター即ちＭＰＤにおけるトラッキングエラーを減少できる。
【００１９】
トラッキングエラーを減少するさらなる解決策は、レーザダイオード光源と、パッケージ内のＴＥＣに支持された結合ファイバーとを支持する比較的低熱膨張係数のプラットフォームを強くすることである。そのようなサブマウント用の好ましい材料は高熱伝導度を有する材料である。そのような材料はセラミックスとＡｌＮを含む。パッケージの物理的限界を超えないでプラットフォームをより厚くすることにより、レーザダイオード前端面とレンズ化入力先端すなわちピッグテイルファイバー端部との間の曲げ運動傾向は実質的に和らげられる。この解決策は、ここに述べかつ開示された他の解決策と組み合わせればモニター・トラッキングエラーをさらに抑制する。
【００２０】
このトラッキングエラーを減少する別の解決策は、ＭＰＤをレーザダイオードチップの後端面ではなくパッケージ内の別の場所に移動することである。そのような場所の一つはレーザダイオード前端面とレンズ化入力ファイバー先端間の結合領域に隣接し、ここでレーザダイオード前端面からの光出力から消失した光を検出する。光の発散および散乱により典型的にはレーザ光出力の約３０％がパッケージにおいて内部的に消失される。レーザダイオードチップの前面領域からの光を検出することによりレーザチップは有効前端面反射率あるいはＦ−Ｐ二次キャビティー反射率のわずかな変化の影響を拡大する、レーザキャビティーへの後方反射光の増幅器としてもはや機能しない。一つの構成形態ではＭＰＤは結合領域の側面に対面し、別の構成形態ではＭＰＤは結合領域の下にある。もう一つの場所はＭＰＤがレンズ化ファイバー端部からの反射をモニターする側面がわとなる場所である。
【００２１】
なおさらなる解決策は、レーザダイオードの波長安定化用の光の一部をフィードバックする、ピッグテイルファイバーに形成されたファイバーブラッグ格子の反射強度を増加することである。ファイバーブラッグ格子反射率レベルがレーザダイオードで経験される前端面の反射率レベルよりかなり大きい場合、有効な前端面反射率のわずかな変化、あるいは二次キャビティーの変化はレーザダイオードの後端面から放射される光レベルの変化にはわずかな影響しか与えない。典型的には格子反射レベルはどこにおいてもファイバーを透過する光の０．３％から３％の間であり、さらにレーザダイオード前端面の反射率より少ないであろう。その反射率レベルを例えば６％に増加することにより、二次キャビティー長に影響するパッケージ温度の変化、あるいはレンズファイバー先端または前端面からレーザキャビティーへの反射量の影響は、レーザダイオード動作を安定化するために格子からのフィードバック光量が比較的高いことにより些細なものとなる。二つ又はそれよりも多くの格子を使用すればスナウト内の複屈折変化から生じる影響を減少できる。
【００２２】
別の解決策は、出力前端面の反射率レベルよりももっと大の反射性になるようにファイバーレンズの端部にコートをするか、例えば９８０ｎｍのようなピーク波長における反射率がファイバー先端レンズの表面からの反射率よりかなり高くなるようにダイオード端面をコートすることであり、そのどちらの場合もＦ−Ｐ二次キャビティーの成立を抑制する。これは、キャビティーを成立する向かい合った反射面が同様の反射率レベルを持つ場合に、Ｆ−Ｐキャビティーはより強い特性を示すからである。
【００２３】
他の目的および成果は本発明のよりよい理解とともに添付図と関連してなされる以下の説明と特許請求の範囲の請求を参照することにより明らかになり、また認識されるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
さて図１に言及すれば二重円錐レンズ（ｂｉｃｏｎｉｃ　ｌｅｎｓ）１２を構成するレンズ化ファイバー端部１０すなわち先端が示される。レンズはレンズ面の湾曲（曲率）を形成する特殊プロセスステップを用いてファイバー上に形成され、ウェザーピラミッドに似た形状を有する。二重円錐レンズ１２は図２および図３に描かれるように直交方向で異なる湾曲（曲面）を有する。図２に示すように、一つの直交方向における第１の曲率半径１１は１４μｍであり、他の方向における第２の曲率半径１３は８μｍであり、約５０°から５５°の傾斜角θ_１を有する。そのようなレンズはまた、本出願人に帰属するＥｄｍｕｎｄ　Ｌ．Ｗｏｌａｋ、Ｌｅｉ　Ｘｕ，Ｒｏｂｅｒｔ　ＬａｎｇおよびＴａｅ　Ｊ．Ｋｉｍによる名称「ＬＥＮＳＥＤ　ＯＰＴＩＣＡＬ　ＦＩＢＥＲ」の係属中の米国特許出願第０９／９１５１８６号に示される。レンズ面の大きい方の半径は例えば約１２〜２２μｍであり、この面に直交する側面図における曲率半径は例えば約５〜１０μｍである。米国特許出願第０９／９１５１８６号に述べられているように、二重円錐レンズは鑿状あるいは楔状ファイバーレンズに比べて結合効率を改善する。二重円錐レンズ１２を使用すれば、鑿状または楔状レンズに代わって二重円錐レンズを採用することによる反射光フィードバックのレベルの差により、レーザモニター１５（図４）、例えばモニターフォトダイオード（ＭＰＤ）のレーザダイオードモニター出力の変化を減少できる。モニターフォトダイオードは数ある中でもアバランシェダイオードやＰＩＮフォトダイオードとすることができる。二重円錐レンズは連続的な湾曲表面を有するが、鑿状レンズは何らかのフィードバック反射を与え得るいくつかの局所的な平面に近い表面を有する。二重円錐レンズ化ファイバー入力端の使用によりレーザダイオードキャビティーへの反射光のフィードバックが少なくなる。また好ましくはレーザダイオード出力内で産出される波長範囲での反射能力を減少するためにＡＲコーティングが二重円錐レンズ表面に施される。
【００２５】
図４に示すように、ピッグテイルファイバー１４の二重円錐レンズ化入力端１０は、前端面１７を介してダイオードから光出力を受光するためにレーザダイオード１６の前に配置される。レーザダイオード１６はまた後端面１９を含み、これはレーザキャビティー光の約９３〜９８％をレーザキャビティー２１に反射して戻すためにその表面に高反射性（ＨＲ）コーテイングを有する。しかしながらその光の２％から７％は後端面１９を通り抜け（透過し）、レーザモニター１５に受光されてレーザダイオード出力パワーあるいは強度を表す電流信号を生じる。
【００２６】
図４の場合、二重円錐レンズの曲率中心は、この実施形態例ではレーザダイオード１６のキャビティー軸１８にアライメントされるファイバーの中心軸１８′からオフセットされた（ずれた）線２０上にある。他の実施形態例ではファイバーの中心軸はレーザダイオードのキャビティー軸から数度角度付けされて（傾いて）いる。このようにして前端面１７からの光出力の大部分は二重円錐レンズ１２により捕捉かつ集光されるが、レンズ１２の表面からの如何なる反射光も、またレーザダイオード１６のレーザキャビティー２１への如何なる戻り伝搬も最小限にされる。オフセット（ずれ）量はレーザダイオード前端面１７と二重円錐レンズ１２の形状との距離にも依存し、ファイバー１４の単一（シングル）モードコアの大きさにも依存するが、例えば数ミクロンの範囲にある。前述のように好ましくはいくつかの実施形態例の二重円錐レンズ１２の表面にはＡＲコーテイングが施されてその反射能力を減少する。
【００２７】
次に図５に言及するが、これは本願で援用される米国特許第５，９４０，５５７号（特許文献１）で論じられているようなファイバー端部３０上の角度付け（傾斜）鑿状型レンズ３２を示す。図５に示すように、レンズ３２の軸はファイバー端部３０の中心軸３４の法線に対して傾いている。ここの例ではファイバー縦軸すなわち光軸３４に対する法線からの角度θ_２は約８°であり、図５では図解目的で誇張されている。図５に鑿状レンズ化ファイバー入力端３０はその中心軸３４がレーザキャビティー２１の軸１８にアライメントされて示される。しかしながら米国特許第５，９４０，５５７号に示されるようにレーザダイオード１６の軸１８はファイバー端部３０の軸３４に対して角度付けして（傾けて）アライメントされてもよい。前述のように好ましくは鑿状型レンズ３２の表面にはＡＲコーテイングが施されてその反射能力を減少する。
【００２８】
角度付け（傾斜）鑿状レンズ３２はレーザダイオード１６とレーザモニター１５と組み合わされてトラッキングエラーを減少する。特に角度付け鑿状レンズは、前端面１７の開口１８から、増幅されかつレーザダイオードの後端面１９を透過してレーザモニター１５へ伝搬する、レーザキャビティー２１内に反射して戻される光を減少する。レーザモニターにより検出された光はレーザダイオードの光出力を正確に示さないので、この増幅された反射戻り光はシステムのトラッキングエラーを引き起す。
【００２９】
図６は本発明の実施形態例による光ファイバー１４の簡略化された上面図で、レンズ２８の半径Ｒの中心２２を示し、また上から見た時にファイバーの光軸３４からそれがどのようにオフセットされているかを示す。光軸３４は本質的にはファイバー１４のコア２４の中心である。半径の中心は特定の実施形態例における特定の単一モードファイバーにおいてコアの光軸から約２ミクロンオフセットされている。他のタイプのファイバーでは異なるオフセットを有し得る。このように上から見たように、ファイバー端部の曲面の中心もまたファイバー光軸からオフセットされている。議論を目的として、このタイプのレンズはオフセット二重円錐レンズと呼ばれる。
【００３０】
オフセット二重円錐レンズを有するファイバーをレーザダイオードの出力にアライメントするとき、戻り反射を回避するためにレーザダイオード出力に対してファイバーを傾けないでファイバーコアの中心軸をレーザダイオードの軸にアライメントできる。他の実施形態例では、レーザダイオードはファイバーの中心軸に対して約２〜１５度あるいは２〜５度傾けられ、これにより結合を改善し、かつ戻り反射をさらに減少する。図７は図６に示すレンズ化ファイバーの簡略化された側面図であり、この見方ではレンズ２８の曲線が光ファイバー１４のコア２４および中心線３４に対して本質的に中心合わせされる。即ちこの断面の二重円錐レンズの曲率中心が中心線３４上にある。
【００３１】
角度付け（傾斜）鑿状レンズの別の実施形態例が図８〜図１０に示される。図８では、角度付け鑿状レンズ３２Ａはファイバー入力端３０の縦軸あるいは光軸に対する法線から例えば約８°傾いたレンズ先端３５を有する。レンズ先端３５の曲率半径は約８μｍでテーパ角θ_１′は約５０°から５５°の範囲である。またレンズ先端をレーザダイオード１６に近接配置するために、図１０に示すようにレンズは一部３３において削り取られる。レーザダイオード１６とレンズ化ファイバー１４との距離は非常に小さく、例えば１０μｍである。レンズを３３の部位において角度付けして削り取ることにより、レンズ３２Ａはレンズがレーザダイオード端面１７に接触することなく端面に対して角度付けして（傾いて）非常に近接して配置できる。図１０はレンズ３２Ａの端部から見た図であり、レンズの各面に加えて、レンズ先端３５とレンズの削られた部分３３とを示している。
【００３２】
図１１は本発明の別の実施形態例によるファイバー端部１０′のオフセット二重円錐レンズ１２′の簡略化された斜視図である。図１２および図１３は、二重円錐レンズ１２′が、レンズの曲率中心３６がファイバーのコアの中心３４からオフセットされた線２０′上にあるように形成されていることを示す。一つの実施形態例では原点がファイバーの中心からコア直径の約１／４〜２／３だけずれている。特定の実施形態例では原点はファイバーの中心軸から約２ミクロンずれている。
【００３３】
図１２はレーザダイオードの軸１８が、ファイバーの中心軸からわずかに傾いて、ファイバー端部においてファイバーのコアの中心３４に交わるように名目上アライメントされているのを示す平面図である。特定の実施形態例ではレーザ光源キャビティーの軸とコアの中心との間の角度は約２〜６度の間である。図はファイバー端部をより明らかに示すために実寸にはなっていない。レンズ１２′の曲率中心３６はファイバーコア３４の中心からオフセットされた線２０′上にある。図１３はファイバー端部１０′と二重円錐レンズ１２′の上面図で、ファイバーのコアの中心軸３４からのレンズ面の中心のオフセットを示す。特定の実施形態例では、上面図内での高さ軸における曲率はレーザから出る光の発散に合わせるように選ばれる。このレンズはアナモーフィックレンズ、即ちレンズの異なる軸で異なるパワーを与えるレンズである。
【００３４】
図１４はファイバー端部１０′の端面図で、円３９で示すファイバーのコアと二重円錐レンズの曲率中心３６を示す。特定の実施形態例ではコアは約６ミクロンの直径を有し、二重円錐レンズの曲率中心はコア中心から約２ミクロンオフセットされ、低速弧の半径は１５ミクロンであり、高速弧の半径は８ミクロンである。他のタイプのファイバーに対しては他の寸法が適切であり得る。一般的に言えばモードフィールド直径の１／３から２／３の範囲内のオフセットが好ましい。オフセットは望ましくは低速軸（スロー軸）において行なわれる。
【００３５】
図１５はファイバー端部上の別のレンズ６２の簡略化された上面図であり、このレンズ６２はレーザダイオードからの光の結合に用いられる場合、高結合効率と低フィードバックを提供する。このレンズ６２は光ファイバー１４の光軸（即ちコア中心）の周りに名目上対称であり、かつ尖ったエッジ６３を有する。図１６は図１５に示すレンズのＡに沿う断面図である。レンズのエッジは鑿状レンズの各側面６６、６８でファイバーの中心軸からオフセットされた半径でファイバー端部をラップ仕上げすることにより作られる点６４になっている。鑿状レンズのエッジは図１５においては真っ直ぐな線分として示されるが、図８〜図１０に関連して上で議論したように、また図２０〜図２２、図２４〜図２６、および図２８〜図３２に関連して下で議論するように、エッジは曲線でも、角度付けされて（傾いて）いても、鋭利であってもよい。
【００３６】
図１７は点６４の拡大図である。半径をオフセットしてラップ仕上げすることによりファイバーの端部における「平坦な」スポットの形成が避けられる。従来行なわれているように、中心軸に沿う半径でラップ仕上げすることにより非常に小さい曲率半径を有するレンズ化ファイバー端部を生じるけれども、そのような小さな曲率半径でさえ光ビームに対しては比較的平坦に見える表面を提供する。この平坦気味の表面は光を反射してレーザダイオードに戻し得るが、例えばこの実施形態例によって作り出された点は、たとえレンズ化ファイバーの端部が完全な点でない、言い換えれば加工技術により何らかの点の鈍化が典型的に生じたとしてもずっと反射が少ない。尖った鑿状レンズを加工するのに他の加工技術、例えばレーザアブレーションあるいはダイヤモンドターニングを利用してもよい。
【００３７】
図１８は尖った鑿状レンズ７０の構成を示す簡略化された図である。曲率中心７２、７４はそれぞれ中心線７６からオフセットされ（ずれ）ている。代替的には一方の曲率中心だけ中心線からオフセットされ（ずれ）ている。接線７８、８０は約１７６〜１５６度の間の角度を形成し、この図では図解目的で誇張されている。
【００３８】
図１９は異なる長さのオフセットされたラップ半径を有する、尖った鑿状レンズ８２の簡略化された断面図である。これは異なる曲線を有するレンズ表面８４、８６を生じるが、レンズはやはり点６４になっている。
【００３９】
図２０は二重（ダブル）鑿状レンズ８８の簡略化された上面図である。「二重（ダブル）鑿状」という用語は、ファイバー端部に形成される二つの角度付けされた（傾いた）鑿状構造６９、７１があることを意味する。両方の鑿状構造はファイバーの中心軸に直交する平面に対して傾き、交差して点７３を形成する。図１５に示す、尖端鑿状レンズのレンズエッジが尖っている一方、二重（ダブル）鑿状レンズの端部は「尖った」点になる。別の実施形態例では一方の鑿は傾いていなく、他方は傾いている。点（尖った点）は好ましくはコア内あるいはそのごく近傍にあり、またコアの中心からオフセットされていてもよい。ファイバー端部の切除部が光源の前端面との機械的干渉を避けるので、二重（ダブル）鑿状構造は改善されたアライメント許容量（公差）を提供する。用語「垂直」および「水平」は議論目的でのみ用いられ、一般的に基板に取り付けられたときのファイバーの方位に関係し、基板の主平面は本質的に水平軸に平行である。「低速」軸（スロー軸）および「高速」軸（ファースト軸）等の他の用語もしばしば相対的な方位を記述するのに用いられる。
【００４０】
鑿状構造７１の鑿状表面（図２１の参照番号８７、８９参照）によりファイバーの中心軸に直交する平面とレンズエッジ９１との間の角度βが形成される。角度が２度以上になるとフィードバックの抑制がよくなり、１２度以下でレーザダイオードとの良好な光結合が維持される。
【００４１】
二つの鑿状構造６９、７１の交差により形成された点７３は、光を光源に反射して戻す可能性のある平坦範囲を減少する一方、何らかのさらなるレンズ作用を提供すると信ずる。レンズエッジ９１、９１′は単一モード石英ファイバーにおいては典型的には５〜１１ミクロンの半径を有するが、半径はそれより小さくても大きくてもよい。一つの実施形態例では第１のレンズエッジ９１の半径は第２のレンズエッジ９１′の半径と本質的に同じである。別の実施形態例ではこれらの半径は異なる。
【００４２】
第１の鑿状構造の鑿状表面８７、８９は第２の鑿状構造６９の対応する表面８７′、８９′と交差して垂直稜線（リッジ）７５を形成する。特定の実施形態例では垂直稜線は比較的鋭いエッジになり、典型的には半径が約２ミクロン以下であるが、意識的にあるいは偶然にもっと大きな半径で丸くなっていてもよい。垂直稜線７５、７５′はレンズエッジ９１、９１′と尖った点７３を形成する。
【００４３】
図２１は図２０に示す二重（ダブル）鑿状レンズ化ファイバー端部８８の端面図であり、第１の鑿状構造７１の鑿状表面８７、８９により形成されるレンズエッジ９１と、点７３を形成する垂直稜線７５、７５′とを示す。図２２は切断線Ａに沿って見た断面であり、この方位から見た時に点７３において鑿状表面８７、８９により形成されるレンズエッジ９１の半径による曲面化された性質を示す。第２のレンズエッジの断面（図２０、図２１の参照番号９１′参照）は同様に半径による曲面化される。代替例として図１５〜図１９に従ってレンズエッジが尖っていてもよい。
【００４４】
図２３は光ファイバーの中心軸に直交する平面からそれぞれ異なる角度β１、β２傾いたレンズエッジ９０、１００を有するファイバー端部の二重（ダブル）鑿状レンズ８８′の代替の実施形態例の上面図である。両角度は約３〜１２度の間であり、両角度間の差（β１−β２）は１〜３度の間である。これによりレーザダイオード光源アセンブリー製作時の方位ずれを許容できる。例えばレーザダイオードがサブマウントに取り付けられる場合、ファイバーに対する望まれる方位から２度方位が狂い得る。その場合ファイバーは一方側面においては第１の一つの角度（即ちα）にアライメントされ、次にアセンブリー工具を使用してファイバーを１８０度回転することにより他側面において他の角度（β）にアライメントされる。両方のアライメントのうち、レーザダイオードへの最良の結合を提供する方位を選択でき、またファイバーがこの位置で固定される。
【００４５】
レンズ化ファイバーはいくつかの場合にはしばしばレーザダイオード光源に対して傾けて、かつ放射端面から８〜１０μｍ離れたごく近傍（近接位置）に取り付けられる。これまでの節で述べたように、レンズの一つの面は結合を最適化するためにレーザダイオードに向けることができる。レンズの他の面は欠切レリーフとして役立ち、これによりファイバー端部をレーザダイオードに近接して両構成要素間の物理的な干渉なしに取り付けることができる。
【００４６】
図２４は本発明の実施形態例による別の鑿状レンズ１１２を有するレンズ化ファイバー１１０の簡略化された上面図である。線Ｃ，Ｄに沿って見た二つの断面をそれぞれ図２５および図２６に示す。図２７に正面図を示す。このレンズは図２０および図２１に示す同様なレンズより作りやすいであろう。
【００４７】
図２４によるレンズ化ファイバーは、従来の鑿状レンズをラップ仕上げし、次に二つの面１１４、１１６を研磨することによりファイバー端部に点１１８を形成することにより作られる。図２５の断面はファイバーの中心線に沿う半径でラップ仕上げすることにより形成された曲面端部を示すが、図１７および図１９に関連して論じたような尖った端部も作ることができる。アセンブリーに取り付けられた場合、面の一つは光源に近接して組み立てるための切除レリーフを提供するが、一方他の面は第１の面とともにレンズ状の点を形成して低速方向における光結合を改善する。
【００４８】
図２８および図２９は尖った二重（ダブル）レンズ化ファイバー端部の簡略化された断面で、高速方向と低速方向においての異なる半径を示す。図２８は表面１２０を形成する約１２〜２２ミクロンの間の半径を有する、低速方向における結合のためのレンズ構造の断面を表す。図２９においての断面で示すレンズ表面は約５〜１１ミクロンの間の半径から点１２２を成している。特定の実施形態例においては低速方向の半径は高速方向の半径の約２倍である。代替的には低速方向の断面に点を形成してもよい（図２８参照）。高速方向と低速方向は一般的には直交軸上にあり、二重（ダブル）レンズ化ファイバーは少なくともこれらの１つの軸の上で尖らされる。
【００４９】
半径は低速方向では約１２〜２２ミクロンの間であり、高速方向では約５〜１１ミクロンの間であるが、これらの寸法は従来一般のレーザダイオードチップと光ファイバーを用いる実施形態例の単なる例示に過ぎない。レンズ化ファイバーが結合されている光源の遠視野放射パターンと、レンズが作られる材料の屈折率や光ファイバーのコアの直径等の他の配慮に従って適切な半径の値が選択され、その一つの例では約６ミクロンである。
【００５０】
図３０〜図３２は尖った鑿状レンズファイバーを作る別の方法を示す。図３０は本発明の別の実施形態例によるレンズ化ファイバー１３０の上面図である。図３１は線Ｅに沿って見た断面で、図３２は、面１３４、１３６を切断することによりファイバー端部の湾曲面（曲面）１３８において形成された点１３２を示すファイバー端部の拡大図である。レンズ化ファイバーのこの実施形態例は、従来の鑿状レンズの比較的容易な製作と、光源（レーザダイオード）導波路への反射性フィードバックが少ない尖ったレンズとを組み合わせている。一つの製作手順では、半径による曲面化された表面１３８をラップ仕上げする前に第１の面１４０、１４２が研磨される。次に第２の面１３４、１３６を研磨することによりレンズが尖らされる。
【００５１】
図３３は光ファイバー１５２の端部のフレネル型鑿状レンズ１５０の簡略化された上面図である。光ファイバーのコアは点線１５４、１５６により表されている。このタイプのレンズは、光源モジュールにアライメントされたときにレンズ先端がレーザダイオードの端面に近づき過ぎるのを避ける。フレネル型レンズは鑿状構造のエッジ１６６上に形成される一連の山１５８、１６０と、対応する谷１６２、１６４を有する。山と谷は非常に細かく、また細かいピッチで出来ており、典型的にはコア直径よりずっと小さく、正確な尺度では描いておらず、図解を目的としてファイバーに対して拡大してある。
【００５２】
レンズ構造は、これらの山と谷に「分解」されるが、これらは議論の目的のために、鑿状レンズを角度付けするというよりは「レンズレット（ｌｅｎｓｌｅｔｓ）」と呼ばれる。これにより従来の角度付け（傾斜）鑿状レンズと比較してレンズ構造の一方側面と他方側面との間の距離の変動を回避できる。山と谷はレーザアブレーションあるいはダイヤモンドターニング技術を用いて作られる。さらなる実施形態例では山の頂点と谷の底（窪み）は曲面化され、谷底の半径は頂点の半径より小さい。特定の実施形態例では谷底の半径は約８ミクロンで山の頂点の半径は約７ミクロンである。一般的に谷底は頂点の約１．１〜１．４倍の半径を有する。端面あるいは光源により近い各山の半径（山の頂点の半径）は、より遠い谷底の半径よりも小さいことが一般的に望ましい。一つの実施形態例では全ての山の半径はほぼ等しく、他の実施形態例では半径は異なる。例えばファイバーが光源に対して角度付けされて（傾いて）いる場合は光源から離れるに従い山の半径（山の頂点の半径）を増加することが望ましいであろう。
【００５３】
代替の実施形態例ではファイバー端部をラップ仕上げして鑿状構造を形成することなく、フレネルレンズ構造が光ファイバーの面に形成される。フレネルレンズは角度付け（傾斜）した鑿状レンズの光学特性をエミュレート（ｅｍｕｌａｔｅ）する（真似る）ように設計される。
【００５４】
図３４は切断線Ｆに沿って見た図３３に示すレンズの簡略化された断面で、ファイバー１５２の端部の鑿状構造の湾曲（曲面）化されたエッジ１６６を示す。
【００５５】
図３５は本発明の別の実施形態例によるバイナリーレンズ１６８の簡略化された正面図である。一連のレンズレット１７４はレンズの先端に沿って形成されている。レンズの形状は細長く伸ばされた截頭されたピラミッドに類似する。図３６は切断線Ｇに沿って見た簡略化された断面で、図３７は切断線Ｈに沿って見た簡略化された断面で、先端１７２の湾曲化された性質を示す。
【００５６】
図３８は一連のレンズレット１７０の簡略化された断面で、レンズレット１７６が一連の階段１７８、１８０からどのように作り上げられるかを示す。これらの階段状のレンズレットは図３３に示すような真っ直ぐな面をもつレンズレットを有するフレネルレンズ化ファイバーと同様の動作をする。これらのバイナリーレンズレットは真っ直ぐな面をもつレンズレットより製作が容易である。
【００５７】
図３９は光ファイバー端部１９４の角度付け（傾斜）二重円錐レンズ１９２の簡略化された断面である。図解の明瞭化のためにこの断面を示す線は省略されている。図４１を参照してこの断面は切断線Ｉに沿って見たものである。角度付け（傾斜）二重円錐レンズ１９２はファイバーの中心線１９６から角度θをなして形成される。これによりファイバーに関してこの図からはいくらか「曲がった」レンズ外観を与える。図４０は切断線Ｊ（図４１参照）に沿って見たファイバー端部１９４の簡略化された断面で、角度付け（傾斜）二重円錐レンズがこの図では「真っ直ぐな」方位を有し、その場合この断面におけるレンズ先端が中心軸１９６に対して傾かず、またそれからずれてもいないことを示す。角度付け（傾斜）二重円錐レンズは両方の軸で傾斜できるけれども、光源への戻り反射を減少するためには一つの軸について傾けるのが望ましく、その方が結合効率が良好になる。
【００５８】
ファイバー１９６の中心軸とレンズ１９８の中心軸との間の角度θは一般的には約２〜１２度の間である。一つの実施形態例ではレンズの中心軸はレンズの先端２００においてファイバーの中心軸と交差し、他の実施形態例ではレンズの先端はファイバーの中心線上にないけれども一般的にはファイバーのコア部内に先端があるのが望ましい。
【００５９】
図４１は図３９および図４０に示される角度付け（傾斜）二重円錐レンズ１９２の簡略化された正面図で、ファイバー端部１９４の中心１９６上にレンズの先端２００があることを示している。ファイバーの中心は一般的にコア２０２の中心にある。図４１および図１４と比較すると、図１４に示されるオフセットされた二重円錐レンズの先端はコア中心からオフセットされるが、一方図４１に示す角度付け（傾斜）二重円錐レンズの先端は本質的にファイバーの中心にある。一般的に図４１に示す角度付け（傾斜）二重円錐レンズの曲率中心は線１９８上にあり、従ってファイバーの中心１９６からオフセットされている。
【００６０】
尖った鑿状レンズ、二重（ダブル）鑿状レンズ、二重円錐レンズ、フレネルレンズ、バイナリーフレネルレンズ、オフセット二重円錐レンズおよび角度付け（傾斜）二重円錐レンズの特定の実施形態例の共通の属性は、それらがレーザダイオードへの戻り反射を非常に減少でき、また従ってかなりのタイプのレーザモジュールのトラッキングエラーを減少できることである。したがって、これらのレンズをレーザパッケージおよびレーザ光源モジュールのレンズとして用いることは好ましい。なお、本実施形態例において、レーザパッケージは少なくともレーザ光源（実施形態例ではレーザダイオード光源）と、該光源の光出力をモニターする光モニターと、前記レーザ光源モジュールに光学的に光結合されて光源の光を外部へ導出するピッグテイルファイバー（レンズ化光ファイバー）と、をパッケージに備えた構成を有し、レーザ光源モジュールは、少なくともレーザ光源（実施形態例ではレーザダイオード光源）と、該レーザ光源モジュールに光学的に光結合されて光源の光を外部へ導出するレンズ化ファイバーと、を有してモジュール化した構成を備える。
【００６１】
図４２、図４３、図４４および図４５においてトラッキングエラーを抑制するいくつかの解決策が示されている。図４２はレーザポンプモジュールの一部の平面図である。前に説明したように、レーザダイオード前端面１７およびレンズ３２Ａはこれらの面にＡＲコーティングを使用しているにもかかわらずあるレベルの反射率を有し、これによりＡＲコーティングを用いてもレーザ自身のファブリー−ペロー１次キャビティー１６Ａに加えてファブリー−ペロー２次キャビティー３７を形成する、これらの表面間で反射される光により共振が経験される。周囲温度の変化によりキャビティー３７の長さがごくわずかに変化して、この２次キャビティー３７の光がレーザダイオード１６に発生する光の位相に対して位相合致や位相外れを起こす。キャビティー長のこの変化の原因は、図４３および図４４に示すように、レーザモニター１５、レーザダイオード１６およびレンズ化ファイバー入力端３０が取り付けられるプラットフォーム４２のそのような温度変化による曲がりあるいは膨張である。前に述べたように２次キャビティー長の変化はレーザモニター１５にかなりの影響を与え得る。なぜならキャビティー３７の長さの変化により経時量が変化する二次Ｆ−Ｐキャビティー３７からレーザダイオード１６に戻る正味のフィードバックがレーザダイオード１６において増幅され、増幅された出力がレーザモニター１５により検出されるからである。従ってレーザモニター１５はレーザダイオード１６の出力強度を真に表わさない値を検出する。そのような２次Ｆ−Ｐキャビティー３７の形成を抑制する一つの手方は、米国特許第５，９４０，５５７号に教示されるように、レーザダイオード１６の光軸すなわちキャビティー軸１８に対してレンズ３２Ａの軸中心を角度付けして（傾けて）配置することである。別の手方はファイバー端部の中心から二重円錐レンズあるいは他のアナモーフィックレンズをオフセットする（ずらす）ことである。レーザダイオード１６の後端面１９からの光放射１８Ｂがレーザモニター１５からレーザダイオード１６に反射されて戻らないようにレーザモニター１５はレーザダイオード１６の後端面１９に対して角度付けして（傾けて）配設される。レーザダイオード１６の前端面１７からの光放射１８Ａもまたいくらか発散するが、ファイバーの入力端を照明する光の発散合計はＭＰＤを照明する光の発散と比較して小さい。なぜならレーザダイオードの後端面からのＭＰＤの配置と比較して、レンズ化ファイバー端部はレーザダイオードの前端面に比較的密接して配置されるからである。
【００６２】
ファイバーブラッグ格子（ＦＢＧ）３８は既知技術の方法によりファイバー１４内に形成され、ファイバーのコア１４Ａを横切って描かれた密接した間隔の線で示されている。このＦＢＧはレーザダイオードからの光の一部をレーザダイオードに反射して戻す。ファイバーブラッグ格子は前記レーザダイオードをコヒーレンス崩壊状態で動作させる。一つの実施形態例ではレーザダイオードの波長におけるＦＢＧの反射率は約０．３〜３％である。別の実施形態例ではＦＢＧは二つの格子を含み、６％より多い反射率を達成する。ＦＢＧにおける二重（ダブル）格子はレーザダイオード光源の偏光面中により多くの光が反射して戻されるようにパッケージのスナウト内に伝搬する円偏光光を処理する。
【００６３】
「スナウト」は一般的には光モジュールケース（容器）から伸びる金属管あるいは円筒であり、スナウトを通って光モジュールから伸びる光ファイバーに対する支持を提供する。ファイバーはＡｕ−Ｎｉ等の金属でコートされ、ハーメチックシール（気密封止）を達成するためにスナウト内に半田付けされている。スナウトはしばしばプラスチックカバーあるいは外側スリーブを含み、これはスナウトの金属管部を越えて伸びて歪み除去を行なう。ハーメチックシールを達成するために、ファイバーをスナウト内に半田付けする代わりに圧縮嵌合（かしめ）を用いることが出来、これは半田付けシールにおけるような金属コーティングは不要である。
【００６４】
一般的に光モジュールから出入する各ファイバーはそれ自身スナウトを有し、これらファイバーは広く「ピッグテイル」と呼ばれる。そのようなファイバーピッグテイルの端部はファイバーピッグテイルをネットワークの光ファイバーの端部に融着接合することにより光ファイバーネットワークに結合できる。ファイバーピッグテイルを別の光ファイバーに光学的に結合する別のやり方は、フェルールのキャピラリーにおいてファイバーを突合せ結合することである。
【００６５】
特定の実施形態例ではＦＢＧの反射率はレーザダイオードの前端面の内部キャビティー反射率より大きい。各格子はレーザダイオードから送信された光の一部をファイバーを通してレーザダイオードに反射して戻すファイバーの周期的変動を含む。この反射光はファイバー端部からレーザダイオードに向けて放射されて戻され、また変動する二次ＦＰキャビティーからのフィードバックを少なくとも部分的に補償できる、望まれる波長においてのフィードバックを行ないながら、ＦＢＧから反射された光のわずかな部分がレーザダイオードに戻されて結合される。ＦＢＧは比較的狭い帯域幅を有し、従ってファイバーのＦＢＧ部を通して本質的に選択された波長（選択された反射波長）ではない全ての光を透過する。
【００６６】
図４３はレーザポンプモジュール６１の一部の斜視図である。レーザダイオード１６、レーザモニター（即ちＭＰＤ）１５およびファイバー１４の入力端３０がハウジングベース４４より厚いプラットフォーム４２上に取り付けられている。ファイバー１４はファイバーマウント５６に半田付けで取り付けられる。半田付けされる部分を覆うファイバーの部分（図示せず）は半田付けを容易にするために数ミクロンの金属でコートされる。ファイバーはＫＯＶＡＲ（登録商標）等の金属管内にあってもよく、これは溶接を容易にする。ＭＰＤに対する代替の位置１５′がまたこの図に示されている。特定の実施形態例ではファイバーあるいはスリーブをつけたファイバーは例えばエポキシあるいは硬い半田に比較して比較的軟らかい材料、例えば室温硬化（「ＲＴＶ」）接着剤あるいは鉛−錫半田で所定の場所に保持される。ファイバーのファイバーマウントへの取り付けに軟らかい材料を用いることにより、温度変動で生じるパッケージの変化から起こる望ましくない影響を減少する。
【００６７】
ＭＰＤ１５′は、一般的なＭＰＤ１５の配置として示されるようなレーザダイオードの後ではなく、レーザダイオード１６の前端面１７とピッグテイルファイバー端部３０との間の結合領域の近傍に配置される。レーザダイオードの開口２１すなわちエミッタ（放射部位）が参考として示されている。このＭＰＤ１５′はレーザダイオード１６の前端面１７からの光および／またはファイバー１４の端部３０から反射あるいは放射される光により照明される。ＭＰＤを後端面ではなく前面近傍に配置することにより、当該面は増幅された戻り反射から生じるトラッキングエラーを回避する。ファイバー端部は典型的にはレーザダイオードの前端面に非常に近接しているので、相対的な位置は正確な縮尺で示していない。ＭＰＤは結合領域の側面に取り付けられ（図４５、参照番号３１参照）、光源とファイバー端部間は１０ミクロンのオーダである。代替的にはＭＰＤはファイバー端部または前端面に隣接して取り付けられてもよい。
【００６８】
ＦＢＧ３８がファイバー１４に含まれる場合、レーザダイオードからの選択された波長の光はレーザフィードバックを目的として反射して戻されるばかりではなく、ＦＢＧから反射された光のある部分は出力レベルモニタリングのためにＭＰＤ１５′に結合される。レーザダイオード１６からの光をその使用点に送るのが一般的には望ましいが、このように結合領域近傍でレーザダイオードの出力レベルをモニターする場合、６％より多い反射率を有するＦＢＧを含むＦＢＧを設けることは有用である。ＭＰＤ１５′は光源による放射光、散乱光あるいはファイバー端部により反射されあるいは放射された光に最適に結合するように配置され、あるいはバランスされる。特にファイバー端部は通常は光源への戻り反射を回避するように形成されかつ方向付けされる。側面に取り付けられたＭＰＤ１５′は光源の出力をモニターするのにこの反射光を好都合に使用可能である。
【００６９】
同様にいくつかの実施形態例は二重円錐レンズ３２Ａ、あるいはファイバー端部３０に形成された他のレンズ上にＡＲコーティングを備え、レーザダイオードに戻って結合される反射を減少する。しかしながらレーザダイオード１６の前端面とファイバー１４の端部３０との間に形成されるＦＰキャビティーは、ファイバー端部の反射率がレーザの前端面の反射率以上に増加される場合には、減少される。後面に取り付けられたＭＰＤ１５が用いられる場合、この増加された反射は二次および一次ＦＰキャビティー間の位相状態から生じる問題を減少させる。側面取り付けＭＰＤ１５′が用いられる場合、この増加した反射率によりＭＰＤにモニター信号が提供される。
【００７０】
レーザダイオード、ファイバーマウントおよびＭＰＤは一般的には半田付けされ、そうでなければ金属膜のついたパッド４６、５０、５４に取り付けられる。パッドは該パッド上でアライメントするに際し、関連する構成要素の移動を可能にする。金属膜のついたパッドは確実な取り付けを提供し、能動構成要素の場合においても、デバイスにワイヤボンディングあるいは電気接続するボンディングパッド４８、５２、６０を提供する。接地パッドも電気−光学デバイスの好都合の接続のためにプラットフォーム上に設けられてもよい。
【００７１】
図４４はハウジングベース４４上のプラットフォーム４２の簡略化された側面図である。熱−電気冷却器（「ＴＥＣ」）２０４がプラットフォーム４２とハウジングベースの間に随意に配置される。プラットフォームはハウジングベースと同じ材料で出来ていてもよく、異なる材料で出来ていてもよい。プラットフォームはこの図ではＴＥＣに取り付けられているように示されるが、プラットフォームは直接ハウジングベースに取り付けられてもよく、あるいはプラットフォームとハウジングを一体化することも出来る。プラットフォームは好ましくはハウジングベースの材料に比較して硬い材料でできている。そのような材料にはシリコン（珪素）、炭化珪素、窒化アルミニウム、アルミナをベースとするセラミックス等のセラミック、サファイアおよびダイヤモンドが含まれる。代替の実施形態例ではプラットフォームはハウジングベースより厚い。特定の実施形態例ではプラットフォームは厚さがハウジングベースの２倍であり、厚さ１．５ｍｍである。プラットフォームに比較的硬い材料を選び、あるいはプラットフォームをハウジングベースより厚くすることによりファイバー端部とレーザダイオード間のレーザポンプモジュールを硬くし、かくしてハウジングベースの他の部分とモジュールカバーまたは缶との相互作用のようなレーザポンプモジュールの他の領域から生ずる熱応力による二次キャビティー長の変化を減少する。
【００７２】
図４５は本発明の別の実施形態例による光学アセンブリー７００の一部の簡略化された側面図である。ＭＰＤ７１５はレーザダイオード光源１６の前端面１７とファイバー１４の端部３０との間の結合領域３１の「下に」取り付けられる。この取り付けは図４３のＭＰＤ１５′との関連で論じた「側面」取り付けの変形であるが、異なる軸に沿って光を結合するように方向付けされる。この方位により、ＭＰＤ７１５は、水平面内に長い寸法を有する典型的には矩形の開口２１からより広い光の分散という利点を得ることが出来る。図４３に関連して上で議論したように何らかの分散が開口の側面にも生じるが、レーザダイオード光源の比較的薄くて広い導波路構造は、利用可能な光の故に、ＭＰＤを上あるいは下あるいは開口の上に置くことを特に望ましくする。光学構成要素は一体化されたプラットフォーム４２′を有する基板４４′に取り付けられてこの領域をさらに硬くする。しかしながらＭＰＤの位置を結合領域３１近傍にすればレーザダイオード光源の後端面から放射される増幅された戻り反射から生じるトラッキングエラーを回避できる。従って他の実施形態例ではプラットフォームはなくてもよい。
【００７３】
いくつかの特定の実施形態例に関連して本発明を述べたが、以上の記述を考慮すれば多くのさらなる代替え案、修正および変形が明らかになることは当業者には明白である。従って本願で述べた発明は請求の範囲の精神と範囲内に入り得る代替え、修正、応用および変形の全てを包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの態様による二重円錐レンズ化ファイバー端部すなわち先端の斜視図である。
【図２】図１に示す二重円錐レンズ化ファイバー端部の側面図である。
【図３】図１に示す二重円錐レンズ化ファイバー端部の平面図である。
【図４】レンズの中心軸が光ファイバーの中心軸からわずかにオフセットされている状態を示す、レーザダイオードに関連したレンズ化ファイバー端部の平面図である。
【図５】米国特許第５，９４０，５７７号に開示されたタイプの角度付け（傾斜）鑿状レンズ化ファイバー端部の平面図である。
【図６】レンズの半径のオフセットされた中心を示す本発明の実施形態例によるレンズ化光ファイバーの簡略化された上面図である。
【図７】レンズの曲面に対して中心合わせされた光ファイバーのコアを示す、図６に示すレンズ化ファイバーの簡略化された側面図である。
【図８】レンズの側部がレーザダイオードチップ前端面に対して傾いて位置するように切除されている、角度付け（傾斜）鑿状または楔状のレンズ化ファイバー端部の平面図である。
【図９】図８に示す角度付け（傾斜）楔状レンズ化ファイバー端部の側面図である。
【図１０】図８に示す角度付け（傾斜）楔状レンズ化ファイバー端部の入力端から見た図である。
【図１１】本発明の別の実施形態例による二重円錐レンズ化ファイバーの斜視図である。
【図１２】レーザダイオードに関連する二重円錐レンズ化ファイバーの平面図である。
【図１３】図１２に示す二重円錐レンズ化ファイバー端部の拡大部の側面図である。
【図１４】二重円錐レンズの曲率中心のファイバーの光軸からのオフセットを示す、図１１の二重円錐レンズ化ファイバーの端面図である。
【図１５】本発明の実施形態例によるレンズ化光ファイバーの簡略化された上面図である。
【図１６】尖った鑿状レンズを示す、図１５のレンズ化光ファイバーの簡略化された断面図である。
【図１７】図１６に示す断面の拡大部を示す図である。
【図１８】二重（ダブル）のオフセット半径を有する、尖った鑿状レンズを示す図である。
【図１９】二つの異なる半径を有する、尖った鑿状レンズの簡略化された断面図である。
【図２０】本発明の別の実施形態例による二重（ダブル）鑿状レンズを有するレンズ化光ファイバーの簡略化された上面図である。
【図２１】図２０に示すレンズ化光ファイバーの簡略化された端面図である。
【図２２】図２０に示すレンズ化光ファイバーの簡略化された断面図である。
【図２３】光ファイバーの中心軸に対して二つの異なる角度がついた結合表面をもつ二重（ダブル）鑿状レンズを有する別のレンズ化光ファイバーの簡略化された上面図である。
【図２４】本発明の別の実施形態例による尖った鑿状レンズを有するレンズ化光ファイバーの簡略化された上面図である。
【図２５】図２４に示すレンズ化光ファイバーの第１の断面図である。
【図２６】図２４に示すレンズ化光ファイバーの第２の断面図である。
【図２７】図２４に示すレンズ化光ファイバーの簡略化された正面図である。
【図２８】二重（ダブル）レンズ化光ファイバーの低速方向の簡略化された断面図である。
【図２９】図２８の二重（ダブル）レンズ化光ファイバーの高速方向の簡略化された断面図である。
【図３０】本発明の別の実施形態例による尖ったレンズ（尖端レンズ）を有するレンズ化光ファイバーの簡略化された図である。
【図３１】図３０に示すレンズ化光ファイバーの簡略化された断面図である。
【図３２】レンズ化光ファイバーの端部に点を形成する端面を示す、図３１に示す断面図の拡大部を示す図である。
【図３３】一体化されたフレネルタイプレンズを有する光ファイバーの簡略化された上面図である。
【図３４】図３３に示すレンズ化ファイバーの簡略化された断面図である。
【図３５】フレネルタイプレンズを有するレンズ化ファイバーの正面図である。
【図３６】図３５に示すレンズ化ファイバーの簡略化された断面図である。
【図３７】図３５に示すレンズ化ファイバーの別の簡略化された断面図である。
【図３８】バイナリーフレネルタイプ光ファイバーマイクロレンズを示す簡略化された断面図である。
【図３９】本発明の別の実施形態例による角度付け（傾斜）二重円錐レンズの簡略化された断面図である。
【図４０】図３９に示す角度付け（傾斜）二重円錐レンズの別の面における簡略化された断面図である。
【図４１】図３９および図４０に示す角度付け（傾斜）二重円錐レンズの簡略化された端面図である。
【図４２】光モニター、レーザダイオードおよび図４に示すタイプのファイバーレンズを有するレンズ化ファイバー入力端の、ポンプモジュール配置の平面図である。
【図４３】モジュールパッケージのないモジュールプラットフォーム上の、図４２に示すポンプモジュール配置の斜視図である。
【図４４】図４２に示すポンプモジュールの簡略化された側面図である。
【図４５】本発明の別の実施形態例によるポンプモジュールの簡略化された側面図である。

Claims (16)

1. 後端面と前端面の間に第１のキャビティー軸をもつ第１のファブリー−ペローキャビティーを有していて、後端面が第１の反射率を有し、前端面が第２の反射率を有し、第１の反射率を第２の反射率より大きくして光学用途のための第１の光出力を供給するレーザダイオード光源と；前記後端面に隣接して配置され、前記レーザダイオード光源の後端面からの第２の光出力を受光するようにアライメントされた光モニターと；レンズ化ファイバー入力端を有し、光結合領域を形成するようにレーザダイオード光源の前端面から離して配置され、ファイバーへの第１の光出力を受光するようにレーザダイオード光源のレーザ放出キャビティーに対してアライメントされて、受光した第１の光出力を前記光学用途への結合のためにパッケージから出射するピッグテイルファーバーと；を備え、レーザ放出キャビティーからの第１の光出力の第１の部分がレンズ化ファイバー入力端から反射され、第２の部分がレーザ放出キャビティーに戻され、第３の部分がレーザダイオード前端面から反射され、前記前端面とレンズ化ファイバー入力端とにより第２のファブリー−ペローキャビティーが形成された場合に、これがパッケージ周囲温度変化により生じる第２のファブリー−ペローキャビティー長の変化により第１のファブリー−ペローキャビティー内に発生する光に対して周期的に位相が合い、また位相が外れた光を発生して、それにより光モニターにより作り出される信号にトラッキングエラーを発生せしめる、前記第２のファブリー−ペローキャビティーの形成を抑制する抑制手段がパッケージ内に備えられていることを特徴とするレーザパッケージ。
2. 抑制手段はさらに第２のファブリー−ペローキャビティー長の変化を抑制する手段を含むことを特徴とする請求項１記載のレーザパッケージ。
3. 抑制手段はレーザダイオード光源とレンズ化ファイバー入力端が取り付けられるプラットフォームを備え、該プラットフォームが第１の硬さを有し、レーザパッケージのハウジングベースが第２の硬さを有し、第１の硬さが第２の硬さより大きいことを特徴とする請求項２記載のレーザパッケージ。
4. プラットフォームはシリコン、炭化珪素、窒化アルミニウム、サファイア、ダイヤモンド、セラミック材料から成る群内の材料によって構成されていることを特徴とする請求項３記載のレーザパッケージ。
5. レンズ化ファイバー入力端は該レンズ化ファイバー入力端の端部に形成された鑿状レンズ、角度付け（傾斜）鑿状レンズ、尖った鑿状レンズ、二重（ダブル）鑿状レンズ、二重円錐レンズ、フレネルレンズ、バイナリ−フレネルレンズ、オフセット二重円錐レンズ、角度付け（傾斜）二重円錐レンズのうちの少なくとも１つのレンズ構成を備えることを特徴とする請求項１記載レーザパッケージ。
6. レンズ化ファイバー入力端は該レンズ化ファイバー入力端においてピッグテイルファイバーの縦中心軸からオフセットされた位置にレンズ表面の第１の半径の原点を有する、オフセットされた二重円錐レンズを備えることを特徴とする請求項１記載のレーザパッケージ。
7. ピッグテイルファイバー入力端の縦光軸は第１のキャビティー軸に対して約０〜１２度、好ましくは２〜６度傾いてアライメントされていることを特徴とする請求項５記載のレーザパッケージ。
8. ピッグテイルファイバーは、レーザダイオードをコヒーレンス崩壊状態で動作させるために、第１のファブリー−ペローキャビティーからの光出力を安定化するファイバーブラッグ格子を含むことを特徴とする請求項１記載のレーザパッケージ。
9. ファイバーブラッグ格子はレーザダイオード前端面の内部キャビティー反射率レベルより高い反射率レベルを有することを特徴とする請求項８記載のレーザパッケージ。
10. ファイバーブラッグ格子は約６％より大きい反射率を有することを特徴とする請求項９記載のレーザパッケージ。
11. パッケージはピッグテイルファイバーを支持するスナウトを含み、前記ピッグテイルファイバーは第１のファブリー−ペローキャビティーからの光出力を安定化するとともに、かつパッケージのスナウト内に伝搬する円偏光光を処理して、より多くの光がレーザダイオード光源の偏光面中に反射して戻す少なくとも二つのファイバーブラッグ格子を含むことを特徴とする請求項１記載のレーザパッケージ。
12. 前端面を有するレーザダイオードと、中心軸を有する光ファイバーとを有し、該光ファイバーはレンズ化ファイバー端部をもち、該レンズ化ファイバー端部は光ファイバーの中心軸からオフセットされた曲率中心をもつ二重円錐レンズを有することを特徴とするレーザ光源モジュール。
13. レーザダイオードは光軸を有し、レーザダイオードの光軸が光ファイバーの中心軸に対して約０〜６度の間の角度を形成していることを特徴とする請求項１２記載のレーザ光源モジュール。
14. ファイバー端部がレーザダイオードの前端面から放射される光を光ファイバーに結合するために前記前端面に近接して配設され、前端面とファイバー端部がその間で結合領域を形成していることを特徴とする請求項１２記載のレーザ光源モジュール。
15. さらに、ファイバー端部と前端面との少なくとも一方からの光を結合するモニターフォトダイオードが配設されていることを特徴とする請求項１４記載のレーザ光源モジュール。
16. レーザダイオードは前端面に開口を有し、開口は高速軸と低速軸を有し、モニターフォトダイオードは高速軸又は低速軸の一つにおいてのレーザダイオードからの光を結合するように配設されていることを特徴とする請求項１４記載のレーザ光源モジュール。

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