JP2012230934A - Optical coupling device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザダイオードが狭ピッチで並列に並べられたレーザダイオードアレイと、レーザダイオードアレイの光出力を個別にモニタするモニタダイオードとを光学的に結合するための光学的結合装置に関する。 The present invention relates to an optical coupling device for optically coupling a laser diode array in which laser diodes are arranged in parallel at a narrow pitch and a monitor diode for individually monitoring the optical output of the laser diode array.
光通信で使用されるレーザダイオードには、光出力を一定に保つことが要求される。このため、レーザダイオードの出力光をモニタし、規定範囲になるように、レーザダイオードの注入電流へのフィードバック制御が行われる。この際、レーザダイオードの光出力は、一つずつモニタする必要がある。 Laser diodes used in optical communications are required to keep the light output constant. For this reason, the output light of the laser diode is monitored, and feedback control to the injection current of the laser diode is performed so as to be within a specified range. At this time, it is necessary to monitor the optical output of the laser diode one by one.
光出力のモニタ方法の一例として、レーザダイオードの前方に、プリズム等を介して、主光線の一部の光を、モニタダイオードに折り返して受光する方法がある。この方法では、主光線の一部を利用するため、損失が発生してしまう。このため、モニタダイオードを、レーザダイオードの後方に配置して受光する方法がある。この場合、モニタダイオードは、受光面が出射光に対して垂直になるように立てた状態で実装される。 As an example of the light output monitoring method, there is a method in which a part of the principal ray is turned back to the monitor diode and received through a prism or the like in front of the laser diode. In this method, since a part of the chief ray is used, a loss occurs. For this reason, there is a method in which the monitor diode is disposed behind the laser diode to receive light. In this case, the monitor diode is mounted in a state where the light receiving surface stands upright so as to be perpendicular to the emitted light.
しかし、250μmあるいは500μm程度の狭ピッチで並列に実装されたレーザダイオードアレイを使用する場合、一般的なレーザダイオードは、開口数(NA)が0.5〜0.6程度で出射後にビームが広がるため、この方法で受光した場合、隣接するレーザダイオードの光が漏れ、一つずつのモニタが困難となる。 However, when a laser diode array mounted in parallel at a narrow pitch of about 250 μm or 500 μm is used, a general laser diode has a numerical aperture (NA) of about 0.5 to 0.6 and the beam expands after emission. Therefore, when light is received by this method, light from adjacent laser diodes leaks, making it difficult to monitor one by one.
このような問題に対して、例えば、特許文献1に記載されているような光学的結合装置が提案されている。この光学的結合装置は、支持プレート上にレーザダイオードとモニタダイオードが設けられ、これらレーザダイオードとモニタダイオードとの間に溝が形成され、レーザダイオードの背後側の溝に球レンズが設けられている。この球レンズは、レーザダイオードの出射位置が球レンズの中心に来るように実装され、レーザダイオードからのレーザ光を、溝の一端に形成された反射性端部に結像させ、レーザ光を折り返してモニタダイオードで受光する構造になっている。
For such a problem, for example, an optical coupling device as described in
しかしながら、上記特許文献1に記載の装置構造では、φ150μm、屈折率1.5の極小球レンズを使用していることから、焦点距離が短い上に、実装によるバラツキが大きく、さらには、球レンズの接着も難しいことから、取り扱い難いものになっていた。また、レーザ光を支持プレート上に形成された溝の反射性端部に結像させて折り返すため、支持プレートにおける溝加工精度が要求され、さらに、反射性端部の斜面に、ミラーとしての金属を気相成膜で均厚成膜するために、支持プレートの製造コストが高くなるという問題がある。
However, since the apparatus structure described in
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、実装が容易で、高価な部品を使用せず、近接したレーザダイオードの光出力を個別にモニタ可能な光学的結合装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an optical coupling device that can be easily mounted, does not use expensive components, and can individually monitor the light output of adjacent laser diodes. For the purpose.
本発明による光学的結合装置は、複数のレーザダイオードが並列に並べられたレーザダイオードアレイと、レーザダイオードアレイの光出力を個別にモニタするモニタダイオードとを備え、レーザダイオードアレイとモニタダイオードとを球状レンズを介して光学的に結合する光学的結合装置であって、モニタダイオードがモニタダイオードの各受光面を上にして配置されると共に、レーザダイオードアレイが所定高さの台座部材を介して配置された基板部を備え、球状レンズが、レーザダイオードアレイに含まれる2つのレーザダイオードから出射された出射光を、球状レンズ内で上から下に向けて交差させ、モニタダイオードの各受光面に照射させる。 An optical coupling device according to the present invention includes a laser diode array in which a plurality of laser diodes are arranged in parallel, and a monitor diode that individually monitors the light output of the laser diode array, and the laser diode array and the monitor diode are spherical. An optical coupling device optically coupled via a lens, wherein a monitor diode is disposed with each light receiving surface of the monitor diode facing upward, and a laser diode array is disposed via a base member having a predetermined height. The spherical lens crosses the light emitted from the two laser diodes included in the laser diode array from top to bottom in the spherical lens, and irradiates each light receiving surface of the monitor diode. .
また、光学的結合装置を側面から見たときに、球状レンズの光軸は、2つのレーザダイオードの光軸の下方に位置する。
また、光学的結合装置を上面から見たときに、2つのレーザダイオードの光軸間に、球状レンズの光軸が位置する。
また、基板部は、台座部材、モニタダイオードの固定位置がそれぞれマーキングされ、マーキングされた固定位置に台座部材、モニタダイオードがそれぞれ固定されている。
また、基板部は、十字状の溝が形成され、溝の交点に球状レンズが固定されている。
また、球状レンズを一体的に保持するレンズ保持部材を備え、基板部は、レンズ保持部材の固定位置がマーキングされ、マーキングされた固定位置にレンズ保持部材が固定されている。
When the optical coupling device is viewed from the side, the optical axis of the spherical lens is located below the optical axes of the two laser diodes.
Further, when the optical coupling device is viewed from above, the optical axis of the spherical lens is located between the optical axes of the two laser diodes.
Further, on the board part, the fixed positions of the base member and the monitor diode are marked, and the base member and the monitor diode are fixed to the marked fixed positions, respectively.
Further, the substrate portion has a cross-shaped groove, and a spherical lens is fixed at the intersection of the grooves.
In addition, a lens holding member that integrally holds the spherical lens is provided, and the substrate portion is marked with a fixing position of the lens holding member, and the lens holding member is fixed at the marked fixing position.
本発明によれば、2つのレーザダイオードに対して1つの球状レンズで対応させるようにしたため、球状レンズの数を少なくでき、また、従来構成と比較して、高価で特別な球状レンズを必要としないため、部品コストを抑え、作業性の向上を図ることができ、また、個々の部品に対して複雑な加工を施す必要がないため、製造コストを低減することが可能となる。 According to the present invention, since one laser lens is used for two laser diodes, the number of spherical lenses can be reduced, and an expensive and special spherical lens is required as compared with the conventional configuration. Therefore, it is possible to reduce the cost of parts and improve workability, and it is not necessary to perform complicated processing on individual parts, so that the manufacturing cost can be reduced.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る光学的結合装置の一例を示す図である。図中、1はレーザダイオードアレイ、2はレーザダイオードアレイ実装台、3は球状レンズ、4はモニタダイオード、5はサブマウント、6は実装位置マーキング付き電極配線、7は十字状溝、8は金属メッキ面を示す。本例では、球状レンズ3、モニタダイオード4がレーザダイオードアレイ1の背後に配置され、レーザダイオードアレイ1からの背面光をモニタするように構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical coupling device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a laser diode array, 2 is a laser diode array mounting base, 3 is a spherical lens, 4 is a monitor diode, 5 is a submount, 6 is an electrode wiring with mounting position markings, 7 is a cross-shaped groove, and 8 is a metal. The plated surface is shown. In this example, the
レーザダイオードアレイ1は、半導体発光素子であるレーザダイオードが狭ピッチで並列に並べられたもので、モノリシックに一括成長したもの、あるいは、個別のチップを並行に実装したものであってもよい。レーザダイオードアレイ実装台2は、本発明の台座部材に相当し、レーザダイオードアレイ1をモニタダイオード4よりも高い位置に配置するための部材である。このレーザダイオードアレイ実装台2は、熱伝導性の良い材質で構成され、レーザダイオードアレイ1を実装する面には図示しない配線が施されている。
The
球状レンズ3は、ガラスあるいは樹脂で形成された一般的な球状のレンズである。モニタダイオード4は、レーサダイオードアレイ1から出射される背面光を受光するための受光径の広い半導体受光素子(PD:フォトダイオード)で構成され、レーザダイオードアレイ1の光出力を個別にモニタする。これらのレーザダイオードアレイ1とモニタダイオード4とは球状レンズ3を介して光学的に結合される。
The
サブマウント5は、本発明の基板部に相当し、モニタダイオード4がモニタダイオード4の各受光面を上にして配置されると共に、レーザダイオードアレイ1がレーザダイオードアレイ実装台2を介して配置される。また、サブマウント5は、レーザダイオードアレイ実装台2、モニタダイオード4の固定位置(実装位置ともいう)がそれぞれマーキングされ、マーキングされた固定位置にレーザダイオードアレイ実装台2、モニタダイオード4がそれぞれ固定される。
The
すなわち、実装位置マーキング付き電極配線6には、モニタダイオード4を接続するための電極配線が形成されているが、この電極配線上にモニタダイオード4の実装位置を示すマーキングが施されている。また、金属メッキ面8は、レーザダイオードアレイ実装台2を取り付ける位置を示すマーキングであり、この金属メッキ面8にレーザダイオードアレイ実装台2が固定される。また、本実施形態のサブマウント5には、例えば、十字状の溝7が形成され、この溝7の交点に球状レンズ3が固定される。
That is, an electrode wiring for connecting the monitor diode 4 is formed on the
上記において、レーザダイオードアレイ実装台2、モニタダイオード4はそれぞれマーキングされた実装位置に半田付けで固定される。また、レーザダイオードアレイ実装台2には、レーザダイオードアレイ1が半田付けで固定される。また、十字状溝7の交点には球状レンズ3が接着剤等で固定される。このように、サブマウント5上には各部品の実装位置がマーキングされているため、部品の実装を間違えることなく、簡単に行うことができる。
In the above, the laser diode
図2は、図1の光学的結合装置を側面から見たときの図である。また、図3は、図1の光学的結合装置を上面から見たときの図である。図中、1a,1bはレーザダイオードアレイ1に含まれる2つのレーザダイオード、9aはレーザダイオード1aからの出射光、9bはレーザダイオード1bからの出射光を示す。このように、レーザダイオードアレイ1とモニタダイオード4との間に配置された球状レンズ3が、レーザダイオードアレイ1に含まれる2つのレーザダイオード1a,1bから出射された出射光9a,9bを、球状レンズ3内で上から下に向けて交差させ、モニタダイオード4の各受光面に照射させるように構成される。
FIG. 2 is a view of the optical coupling device of FIG. 1 as viewed from the side. FIG. 3 is a view of the optical coupling device of FIG. 1 as viewed from above. In the figure,
図2において、装置の側面から見たときに、球状レンズ3の光軸O3は、2つのレーザダイオード1a,1bの光軸O1a、O1bの下方に位置するように構成される。これは、球状レンズ3の直径と、レーザダイオードアレイ実装台2の高さとの関係で調整することができる。また、図3に示すように、装置の上面から見たときに、レーザダイオード1aの光軸O1aと、レーザダイオード1bの光軸O1bとの間に、球状レンズ3の光軸O3が位置するように構成される。図3の例では、球状レンズ3の光軸O3とレーザダイオード1aの光軸O1aとの距離と、球状レンズ3の光軸O3とレーザダイオード1bの光軸O1bとの距離が等しくなるように配置されている。
In FIG. 2, when viewed from the side of the apparatus, the optical axis O 3 of the
このような構造にすることで、レーザダイオード1a,1bから出射された出射光9a,9bは、図2,3で示すように、球状レンズ3内で上から下に向けて交差する軌跡をとり、出射光9a,9bをサブマウント5上に設けられたモニタダイオード4の各受光面に照射させることができる。
With such a structure, the emitted
図4は、本発明の第2の実施形態に係る光学的結合装置の一例を示す図である。図中、10はレンズブロック、11は金属メッキ面を示す。上述の第1の実施形態と異なる点は、十字状溝7の代わりに、レンズブロック10が設けられている点である。このレンズブロック10は、本発明のレンズ保持部材に相当し、球状レンズ3を一体的に保持するための部材である。具体的には、球状レンズ3がSUS等の保持部材に低融点ガラス等により固定される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an optical coupling device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, 10 indicates a lens block, and 11 indicates a metal plating surface. The difference from the first embodiment described above is that a
サブマウント5は、レンズブロック10の実装位置がマーキングされ、マーキングされた実装位置にレンズブロック10が固定されている。図4の金属メッキ面11は、レンズブロック10を取り付ける位置を示すマーキングであり、この金属メッキ面11にレンズブロック10が固定される。なお、レンズブロック10のサブマウント5への固定は、温度変化による変位に対して接着剤以上に強固である半田固定あるいはYAG溶接固定を行うことが望ましい。
In the
図4の構造においても、前述の図1〜図3に示した構造と同様に、レーザダイオード1a,1bから出射された出射光9a,9bは、球状レンズ3内で上から下に向けて交差する軌跡をとり、出射光9a,9bをサブマウント5上に設けられたモニタダイオード4の各受光面に照射させることができる。
Also in the structure of FIG. 4, similarly to the structure shown in FIGS. 1 to 3, the emitted
このように本発明によれば、2つのレーザダイオードに対して1つの球状レンズで対応させるようにしたため、球状レンズの数を少なくでき、また、従来構成と比較して、高価で特別な球状レンズを必要としないため、部品コストを抑え、作業性の向上を図ることができ、また、個々の部品に対して複雑な加工を施す必要がないため、製造コストを低減することが可能となる。また、サブマウント上に各部品の実装位置がマーキングされているため、各部品の実装を間違いなく簡単に行うことができる。 As described above, according to the present invention, since the two laser diodes are made to correspond with one spherical lens, the number of spherical lenses can be reduced, and more expensive and special spherical lenses than the conventional configuration. Therefore, it is possible to reduce the cost of parts and improve workability, and it is not necessary to perform complicated processing on individual parts, so that the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the mounting position of each component is marked on the submount, it is possible to easily mount each component without fail.
1…レーザダイオードアレイ、1a,1b…レーザダイオード、2…レーザダイオードアレイ実装台、3…球状レンズ、4…モニタダイオード、5…サブマウント、6…実装位置マーキング付き電極配線、7…十字状溝、8,11…金属メッキ面、9a,9b…出射光、10…レンズブロック。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記モニタダイオードが該モニタダイオードの各受光面を上にして配置されると共に、前記レーザダイオードアレイが所定高さの台座部材を介して配置された基板部を備え、
前記球状レンズが、前記レーザダイオードアレイに含まれる2つのレーザダイオードから出射された出射光を、前記球状レンズ内で上から下に向けて交差させ、前記モニタダイオードの各受光面に照射させることを特徴とする光学的結合装置。 A laser diode array in which a plurality of laser diodes are arranged in parallel and a monitor diode for individually monitoring the light output of the laser diode array are provided, and the laser diode array and the monitor diode are optically connected via a spherical lens. An optical coupling device coupled to
The monitor diode is disposed with each light receiving surface of the monitor diode facing upward, and the laser diode array includes a substrate portion disposed via a base member having a predetermined height,
The spherical lens crosses the emitted light emitted from two laser diodes included in the laser diode array from top to bottom in the spherical lens, and irradiates each light receiving surface of the monitor diode. An optical coupling device characterized.
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JP2011096687A JP2012230934A (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Optical coupling device |
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WO2016076105A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | 住友電気工業株式会社 | Light module |
-
2011
- 2011-04-25 JP JP2011096687A patent/JP2012230934A/en not_active Withdrawn
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WO2016076105A1 (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-19 | 住友電気工業株式会社 | Light module |
JP2016096219A (en) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | 住友電気工業株式会社 | Optical module |
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