JP2015090932A - Optical module - Google Patents

Optical module Download PDF

Info

Publication number
JP2015090932A
JP2015090932A JP2013230497A JP2013230497A JP2015090932A JP 2015090932 A JP2015090932 A JP 2015090932A JP 2013230497 A JP2013230497 A JP 2013230497A JP 2013230497 A JP2013230497 A JP 2013230497A JP 2015090932 A JP2015090932 A JP 2015090932A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cap
lens
cylindrical portion
optical module
pedestal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2013230497A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6209946B2 (en
JP2015090932A5 (en
Inventor
青陽 合田
Kiyotaka Goda
青陽 合田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2013230497A priority Critical patent/JP6209946B2/en
Publication of JP2015090932A publication Critical patent/JP2015090932A/en
Publication of JP2015090932A5 publication Critical patent/JP2015090932A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6209946B2 publication Critical patent/JP6209946B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Lens Barrels (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module which inhibits change in the volume of light coupled to the exterior when a module temperature changes.SOLUTION: An optical module 10 includes: a stem 12 including an upper surface 12a; a carrier 14 provided on the upper surface 12a; a sub mount 16; a semiconductor laser element 17 provided on the sub mount 16; a cap 30; and a lens 48 provided at the cap 30. The cap 30 includes: a cylinder part 32; and a lid part 31 provided at one end of the cylinder part 32. The lid part 31 includes a hole which penetrates through a front surface 31a and a rear surface 31b. The other end of the cylinder part 32 is open. The cap 30 is formed by a thermal expansion material, specifically a metal. The lens 48 is provided at the hole of the lid part 31 to optically couple to the semiconductor laser element 17. A periphery 31c of the hole is formed into a taper shape so that a diameter becomes larger toward the inner side of the cylinder part 32.

Description

本発明は、光モジュールに関する。   The present invention relates to an optical module.

従来、例えば、特開２００３−２２９６２９号公報に開示されているように、半導体光素子を備えたステム上にレンズ付キャップを被せる同軸型の光モジュールが知られている。   Conventionally, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-229629, a coaxial optical module is known in which a cap with a lens is put on a stem provided with a semiconductor optical element.

特開２００３−２２９６２９号公報JP 2003-229629 A 特開２００６−１６３３５１号公報JP 2006-163351 A 特開２００９−０９４１７９号公報JP 2009-094179 A 特開２０１１−２４３８１９号公報JP 2011-243819 A 特開２００５−０６４１６２号公報JP-A-2005-064162 特開２０１３−１２５９４６号公報JP2013-125946A 特開２００５−２６０２２３号公報JP-A-2005-260223

光モジュールを構成する典型的な部品には、リードピン等が設けられたステム、ステム上の台座、台座に設けられた半導体レーザ素子等の半導体光素子、台座と半導体光素子に被さるようにステムに取り付けられたキャップ、およびこのキャップに設けられたレンズが含まれる。台座は、キャリアおよびこれに設けられたサブマウントなどからなる。キャップにはレンズが取り付けられ、ステム上の台座には半導体光素子が設けられている。   Typical parts constituting an optical module include a stem provided with a lead pin, a pedestal on the stem, a semiconductor optical element such as a semiconductor laser element provided on the pedestal, and a stem so as to cover the pedestal and the semiconductor optical element. An attached cap and a lens provided on the cap are included. The pedestal includes a carrier and a submount provided on the carrier. A lens is attached to the cap, and a semiconductor optical element is provided on a pedestal on the stem.

キャップ、台座、およびステムは、金属などのある程度の大きさの線膨張係数を有する材料で形成されていることが多い。この場合、モジュール温度の変化により光モジュールに熱が流入すると、キャップおよび台座がそれぞれ熱膨張することで半導体光素子とレンズとの間の距離が変化してしまう。半導体光素子とレンズとの間の距離が変化すると、光モジュール側からみた場合に、光送信モジュールであれば外部の光ファイバに対する出射光の光量が変化し、受光モジュールであれば光ファイバからの入射光の光量が変化するという問題がある。   The cap, pedestal, and stem are often formed of a material having a linear expansion coefficient of a certain size such as metal. In this case, if heat flows into the optical module due to a change in the module temperature, the distance between the semiconductor optical element and the lens changes due to thermal expansion of the cap and the base. When the distance between the semiconductor optical element and the lens changes, the amount of emitted light to the external optical fiber changes when viewed from the optical module side, and from the optical fiber when it is a light receiving module. There is a problem that the amount of incident light changes.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、モジュール温度が変化したときに外部と結合する光量の変化を抑制することのできる光モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an optical module that can suppress a change in the amount of light coupled to the outside when the module temperature changes.

第１の発明にかかる光モジュールは、
上面を備えたステムと、
前記上面に設けられた台座と、
前記台座に設けられた半導体光素子と、
筒部、および前記筒部の一端に設けられ表面と裏面を有し前記表面と前記裏面を貫通する穴を備えたフタ部を備え、前記筒部の他端が開放し、前記台座および前記半導体光素子に被さるように前記他端が前記上面に接続し、熱膨張材料で形成されたキャップと、
前記フタ部の前記穴に設けられ前記半導体光素子と光結合するレンズと、
を備え、
前記フタ部は、前記キャップの温度が上昇すると前記レンズを前記筒部の内側にずらすことを特徴とする。 An optical module according to a first invention is
A stem with an upper surface;
A pedestal provided on the upper surface;
A semiconductor optical device provided on the pedestal;
A cylindrical portion, and a lid portion provided at one end of the cylindrical portion and having a front surface and a back surface, and a hole penetrating the front surface and the back surface, the other end of the cylindrical portion being opened, and the pedestal and the semiconductor The other end connected to the upper surface so as to cover an optical element, and a cap formed of a thermal expansion material;
A lens provided in the hole of the lid portion and optically coupled to the semiconductor optical element;
With
The lid portion is characterized in that when the temperature of the cap rises, the lens is shifted to the inside of the cylindrical portion.

第２の発明にかかる光モジュールは、
上面を備えたステムと、
前記上面に設けられた台座と、
前記台座に設けられた半導体光素子と、
第１筒部および前記第１筒部の一端に設けられた第１フタ部を備え、前記第１筒部の他端が開放し、前記台座および前記半導体光素子に被さるように前記第１筒部の他端が前記上面に接続し、熱膨張材料で形成された内側キャップと、
前記第１フタ部に設けられ前記半導体光素子と光結合する内側レンズと、
第２筒部および前記第２筒部の一端に設けられた第２フタ部を備え、前記第２筒部の他端が開放し、前記内側キャップおよび前記内側レンズに被さるように前記第２筒部の他端が前記上面に接続し、熱収縮材料で形成された外側キャップと、
前記第２フタ部に設けられ前記内側レンズと光結合する外側レンズと、
を備えることを特徴とする。 The optical module according to the second invention is
A stem with an upper surface;
A pedestal provided on the upper surface;
A semiconductor optical device provided on the pedestal;
The first cylinder includes a first cylinder part and a first lid part provided at one end of the first cylinder part, and the other end of the first cylinder part is opened and covers the pedestal and the semiconductor optical device. The other end of the part is connected to the upper surface, and an inner cap formed of a thermally expandable material;
An inner lens provided in the first lid portion and optically coupled to the semiconductor optical element;
A second lid portion provided at one end of the second tube portion and the second tube portion, the other end of the second tube portion being open and covering the inner cap and the inner lens; An outer cap formed of a heat-shrink material, with the other end of the portion connected to the upper surface;
An outer lens provided in the second lid portion and optically coupled to the inner lens;
It is characterized by providing.

第３の発明にかかる光モジュールは、
上面を備えたステムと、
筒部、および前記筒部の一端に設けられ表面と裏面を有し前記表面と前記裏面を貫通する穴を備えたフタ部を備え、前記筒部の他端が開放し、前記他端が前記上面に接続し、第１熱膨張材料で形成されたキャップと、
前記筒部の内側に配置されて前記裏面に接続し、前記第１熱膨張材料よりも小さな線膨張係数を有する第２熱膨張材料で形成された支持部と、
前記支持部に固定された台座と、
前記台座に設けられた半導体光素子と、
前記フタ部の前記穴に設けられ前記半導体光素子と光結合するレンズと、
を備えることを特徴とする。 An optical module according to a third invention is
A stem with an upper surface;
A cylindrical portion, and a lid portion provided at one end of the cylindrical portion, having a front surface and a back surface, and a hole penetrating the front surface and the back surface, the other end of the cylindrical portion being opened, and the other end being the A cap connected to the upper surface and formed of a first thermal expansion material;
A support portion that is disposed inside the cylindrical portion and connected to the back surface, and is formed of a second thermal expansion material having a smaller linear expansion coefficient than the first thermal expansion material;
A pedestal fixed to the support;
A semiconductor optical device provided on the pedestal;
A lens provided in the hole of the lid portion and optically coupled to the semiconductor optical element;
It is characterized by providing.

本発明によれば、キャップが熱膨張したときに半導体光素子とレンズの光結合を補正できるようにしたので、モジュール温度が変化したときに外部と結合する光量の変化を抑制することができる。   According to the present invention, since the optical coupling between the semiconductor optical element and the lens can be corrected when the cap is thermally expanded, a change in the amount of light coupled to the outside can be suppressed when the module temperature changes.

本発明の実施の形態１にかかる光モジュールを示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the optical module concerning Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２にかかる光モジュールを示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the optical module concerning Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３にかかる光モジュールを示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the optical module concerning Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４にかかる光モジュールを示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the optical module concerning Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態に対する比較例にかかる光モジュールを示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the optical module concerning the comparative example with respect to embodiment of this invention.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光モジュール１０を示す模式的な断面図である。光モジュール１０は、上面１２ａを備えたステム１２と、上面１２ａに設けられたキャリア１４と、キャリア１４の側面に設けられたサブマウント１６と、サブマウント１６上に設けられた半導体レーザ素子１７と、キャップ３０と、キャップ３０に設けられたレンズ４８と、を備えている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an optical module 10 according to a first embodiment of the present invention. The optical module 10 includes a stem 12 having an upper surface 12a, a carrier 14 provided on the upper surface 12a, a submount 16 provided on a side surface of the carrier 14, and a semiconductor laser element 17 provided on the submount 16. , A cap 30 and a lens 48 provided on the cap 30.

キャップ３０は全体として円筒状でその内部は空洞である。キャップ３０は、キャリア１４、サブマウント１６および半導体レーザ素子１７に被さるように上面１２ａに接続されている。キャップ３０の内面およびステム１２の上面１２ａにより空間が形成されている。キャリア１４およびサブマウント１６は、半導体レーザ素子１７の台座となっている。ステム１２には外部信号端子としての複数のリードピン１３が設けられている。   The cap 30 has a cylindrical shape as a whole and has a hollow inside. The cap 30 is connected to the upper surface 12 a so as to cover the carrier 14, the submount 16 and the semiconductor laser element 17. A space is formed by the inner surface of the cap 30 and the upper surface 12 a of the stem 12. The carrier 14 and the submount 16 are pedestals for the semiconductor laser element 17. The stem 12 is provided with a plurality of lead pins 13 as external signal terminals.

キャップ３０は、筒部３２、およびこの筒部３２の一端に設けられたフタ部３１を備えている。フタ部３１は、表面３１ａと裏面３１ｂを有しており、これら表面３１ａと裏面３１ｂを貫通する穴を備えている。筒部３２は内部が空洞となった円柱状の側壁３４を備えており、筒部３２の他端は開放している。キャップ３０がキャリア１４、サブマウント１６および半導体レーザ素子１７に被さるように、この筒部３２の他端は上面１２ａに接続している。キャップ３０は、熱膨張材料、具体的には金属で形成されている。   The cap 30 includes a cylindrical portion 32 and a lid portion 31 provided at one end of the cylindrical portion 32. The lid part 31 has a front surface 31a and a back surface 31b, and has a hole penetrating the front surface 31a and the back surface 31b. The cylindrical part 32 is provided with a cylindrical side wall 34 having a hollow inside, and the other end of the cylindrical part 32 is open. The other end of the cylindrical portion 32 is connected to the upper surface 12a so that the cap 30 covers the carrier 14, the submount 16, and the semiconductor laser element 17. The cap 30 is made of a thermal expansion material, specifically, a metal.

レンズ４８は、フタ部３１の穴に設けられ半導体レーザ素子１７と光結合する。具体的には、本実施の形態では、レンズ４８は、フタ部３１における穴の縁３１ｃに固定されている。穴の縁３１ｃは、筒部３２内側に行くほど直径が大きくなるようにテーパ状となっている。テーパ状となっているので、図１に示すように、縁３１ｃの表面は、ステム１２に近づくほど末広がりとなるハの字形状となる。   The lens 48 is provided in the hole of the lid portion 31 and is optically coupled to the semiconductor laser element 17. Specifically, in the present embodiment, the lens 48 is fixed to the edge 31 c of the hole in the lid portion 31. The edge 31c of the hole is tapered so that the diameter increases toward the inside of the cylindrical portion 32. Since it is tapered, as shown in FIG. 1, the surface of the edge 31 c has a square shape that becomes wider toward the stem 12.

光モジュール１０は、モジュール温度の変化による半導体レーザ素子１７とレンズ４８の間の距離の変動を抑制することができる。すなわち、キャップ３０の筒部３２は、熱流入により光軸方向に伸長する。このとき、半導体レーザ素子１７、サブマウント１６、およびキャリア１４も伸長するけれども、その変動量はキャップ３０の筒部３２よりも小さい。これは、キャリア１４とキャップ３０を同じ金属材料で形成した場合であっても、キャリア１４をキャップ３０よりも線膨張係数の小さな材料で形成した場合であっても同様である。   The optical module 10 can suppress fluctuations in the distance between the semiconductor laser element 17 and the lens 48 due to changes in module temperature. That is, the cylindrical portion 32 of the cap 30 extends in the optical axis direction due to heat inflow. At this time, the semiconductor laser element 17, the submount 16, and the carrier 14 also extend, but the amount of variation is smaller than that of the cylindrical portion 32 of the cap 30. This is the same even when the carrier 14 and the cap 30 are formed of the same metal material, or when the carrier 14 is formed of a material having a smaller linear expansion coefficient than the cap 30.

一方、キャップ３０のフタ部３１も、光軸と垂直な方向、すなわちフタ部３１の面方向に伸長する。これにより、テーパ状とされた縁３１ｃに取り付けられたレンズ４８が、縁３１ｃの直径が大きくなっている側、すなわちフタ部３１の裏面３１ｂ側へと押し下げられる。この仕組みによるレンズ４８の押し下がり量が筒部３２の伸長を相殺し、半導体レーザ素子１７とレンズ４８の間の距離が拡大することを抑制することができる。その結果、モジュール温度の変動があっても、フェルール１８の端面１８ａへの入射光の光量が変動することを抑制することができる。   On the other hand, the lid portion 31 of the cap 30 also extends in the direction perpendicular to the optical axis, that is, the surface direction of the lid portion 31. Accordingly, the lens 48 attached to the tapered edge 31 c is pushed down to the side where the diameter of the edge 31 c is large, that is, the back surface 31 b side of the lid portion 31. The amount by which the lens 48 is pushed down by this mechanism cancels out the extension of the cylindrical portion 32, and the distance between the semiconductor laser element 17 and the lens 48 can be prevented from increasing. As a result, even if the module temperature varies, it is possible to prevent the amount of incident light on the end face 18a of the ferrule 18 from varying.

図５は、本発明の実施の形態に対する比較例にかかる光モジュール４１０を示す模式的な断面図である。光モジュール４１０は、キャップ２３０を備えている点を除いては、光モジュール１０と同じである。キャップ２３０はフタ部２３１を備えており、このフタ部２３１も表面２３１ａ、裏面２３１ｂ、およびこれらを貫通する穴の縁２３１ｃを備えている。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an optical module 410 according to a comparative example with respect to the embodiment of the present invention. The optical module 410 is the same as the optical module 10 except that a cap 230 is provided. The cap 230 includes a lid portion 231. The lid portion 231 also includes a front surface 231a, a back surface 231b, and a hole edge 231c passing therethrough.

キャップ２３０の筒部２３２は、熱流入により光軸方向に伸長する。このとき、半導体レーザ素子１７、サブマウント１６、およびキャリア１４も伸長するけれども、その変動量はキャップ２３０の筒部２３２よりも小さい。キャップ２３０の縁２３１ｃはテーパ状ではないので熱膨張時にレンズ２４８を押し下げる機能がなく、半導体レーザ素子１７とレンズ４８の間の距離は離れてしまう。   The cylindrical portion 232 of the cap 230 extends in the optical axis direction due to heat inflow. At this time, the semiconductor laser element 17, the submount 16, and the carrier 14 also extend, but the amount of variation is smaller than that of the cylindrical portion 232 of the cap 230. Since the edge 231c of the cap 230 is not tapered, there is no function to push down the lens 248 during thermal expansion, and the distance between the semiconductor laser element 17 and the lens 48 is increased.

この点、本実施の形態によれば、モジュール温度の変動があっても、フェルール１８の端面１８ａへの入射光の光量が変動することを抑制することができる。   In this regard, according to the present embodiment, even when the module temperature varies, it is possible to prevent the amount of incident light on the end face 18a of the ferrule 18 from varying.

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２にかかる光モジュール１１０を示す模式的な断面図である。キャップ３０に代えてキャップ１３０を備えている点を除き、光モジュール１１０は光モジュール１０と同じである。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an optical module 110 according to the second embodiment of the present invention. The optical module 110 is the same as the optical module 10 except that a cap 130 is provided instead of the cap 30.

キャップ１３０は、フタ部１３１を備えている点がキャップ３０と異なり、筒部３２を備えている点はキャップ３０と同じである。フタ部１３１は、表面１３１ａ、裏面１３１ｂおよびこれらを貫通する穴の縁１３１ｃを備えている。キャップ１３０の材質はキャップ３０と同じである。   The cap 130 is different from the cap 30 in that it includes a lid portion 131, and is the same as the cap 30 in that it includes a cylindrical portion 32. The lid portion 131 includes a front surface 131a, a back surface 131b, and an edge 131c of a hole penetrating therethrough. The material of the cap 130 is the same as that of the cap 30.

縁１３１ｃが筒部３２の内側に向かって突き出るように、フタ部１３１が凹んでいる。レンズ４８は、縁１３１ｃに固定されている。ただし、フタ部１３１ａの表面１３１ａおよび裏面１３１ｂは平らである。フタ部１３１が凹んでいるので、その断面形状は図２に示すようにＭ字形状となる。   The lid portion 131 is recessed so that the edge 131 c protrudes toward the inside of the cylindrical portion 32. The lens 48 is fixed to the edge 131c. However, the front surface 131a and the back surface 131b of the lid portion 131a are flat. Since the lid part 131 is recessed, the cross-sectional shape is M-shaped as shown in FIG.

キャップ１３０の温度が上昇すると、筒部３２およびフタ部１３１がそれぞれ熱膨張する。筒部３２が熱膨張するとレンズ１４８は半導体レーザ素子１７から離れようとするけれども、フタ部１３１が光軸と交差する方向すなわちフタ部１３１の面方向に伸長することによりレンズ１４８が半導体レーザ素子１７側に押し下げられる。この仕組みにより、実施の形態１と同様に、半導体レーザ素子１７とレンズ１４８の間の距離が拡大することを抑制できる。   When the temperature of the cap 130 rises, the cylinder portion 32 and the lid portion 131 each thermally expand. Although the lens 148 tends to move away from the semiconductor laser element 17 when the cylindrical portion 32 is thermally expanded, the lens 148 is extended in the direction intersecting the optical axis, that is, in the surface direction of the lid portion 131, so that the lens 148 becomes the semiconductor laser element 17. Pushed down to the side. With this mechanism, it is possible to suppress an increase in the distance between the semiconductor laser element 17 and the lens 148 as in the first embodiment.

なお、断面形状は図２のような完全なＭ字形状でなくともよく、フタ部１３１ａの表面１３１ａおよび裏面１３１ｂが曲面となっていてもよい。また、凹みが複数段になっていてもよく、例えば表面１３１ａの中央部からさらに急峻に筒部３２の内側に向かって凹んでいてもよい。また、フタ部１３１の外周端から直ちに凹んでいなくとも良い。例えば、筒部３２の外周端から筒部３２の中心軸に向かって一定距離だけフタ部３１のごとく垂直に伸びる平面部と、この第１平面部の内周側端部から筒部３２の内側に向かってフタ部１３１のごとく斜面を形成する斜面部と、を備えたフタ部としてもよい。   The cross-sectional shape does not have to be a complete M-shape as shown in FIG. 2, and the front surface 131a and the back surface 131b of the lid portion 131a may be curved. Moreover, the dent may have a plurality of steps, and for example, the dent may be more steep from the center of the surface 131a toward the inside of the cylindrical portion 32. Further, it is not necessary to be recessed immediately from the outer peripheral end of the lid portion 131. For example, a flat portion extending vertically like the lid portion 31 from the outer peripheral end of the cylindrical portion 32 toward the central axis of the cylindrical portion 32, and the inner side of the cylindrical portion 32 from the inner peripheral side end portion of the first flat portion. It is good also as a cover part provided with the slope part which forms a slope like the cover part 131 toward this.

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３にかかる光モジュール２１０を示す模式的な断面図である。光モジュール２１０は、キャップ２３０およびキャップ２６０を備えており、２重のキャップによる２つのレンズを備えている。この点を除いては、光モジュール２１０は光モジュール１０と同じである。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an optical module 210 according to the third embodiment of the present invention. The optical module 210 includes a cap 230 and a cap 260, and includes two lenses with double caps. Except for this point, the optical module 210 is the same as the optical module 10.

キャップ２３０は、筒部２３２および筒部２３２の一端に設けられたフタ部２３１を備えている。筒部２３２の他端は開放している。キャリア１４およびサブマウント１６および半導体レーザ素子１７に被さるように筒部２３２の他端が上面１２ａに接続している。キャップ２３０は、熱膨張材料で形成されている。   The cap 230 includes a cylinder part 232 and a lid part 231 provided at one end of the cylinder part 232. The other end of the cylindrical portion 232 is open. The other end of the cylindrical portion 232 is connected to the upper surface 12 a so as to cover the carrier 14, the submount 16, and the semiconductor laser element 17. The cap 230 is made of a thermal expansion material.

フタ部２３１は表面２３１ａおよび裏面２３１ｂを備えており、これらを貫通する穴の縁２３１ｃにレンズ２４８が設けられる。レンズ２４８は、半導体レーザ素子１７と光結合している。   The lid portion 231 includes a front surface 231a and a back surface 231b, and a lens 248 is provided on an edge 231c of a hole that passes through the front surface 231a and the back surface 231b. The lens 248 is optically coupled to the semiconductor laser element 17.

キャップ２６０は、筒部２６２および筒部２６２の一端に設けられたフタ部２６１を備えている。筒部２６２の他端は開放している。内側キャップおよびレンズ２４８に被さるように筒部２６２の他端が上面１２ａに接続している。キャップ２６０は、熱収縮材料で形成されている。熱収縮材料として、例えば炭素繊維を一方向に埋め込んだエポキシ樹脂を用いても良い。モジュール温度の増加に応じて、キャップ２３０は熱膨張し、キャップ２６０は熱収縮する。   The cap 260 includes a cylinder part 262 and a lid part 261 provided at one end of the cylinder part 262. The other end of the cylindrical part 262 is open. The other end of the cylindrical portion 262 is connected to the upper surface 12a so as to cover the inner cap and the lens 248. The cap 260 is made of a heat shrink material. As the heat shrinkable material, for example, an epoxy resin in which carbon fibers are embedded in one direction may be used. As the module temperature increases, the cap 230 thermally expands and the cap 260 thermally contracts.

フタ部２６１は表面２６１ａおよび裏面２６１ｂを備えており、これらを貫通する穴の縁２６１ｃにレンズ２７８が設けられる。レンズ２７８は、レンズ２４８と光結合している。   The lid portion 261 includes a front surface 261a and a back surface 261b, and a lens 278 is provided on an edge 261c of a hole that passes through the front surface 261a and the back surface 261b. The lens 278 is optically coupled to the lens 248.

キャップ２３０の外部に、熱伸縮が逆の材質であるキャップ２６０を配置している。半導体レーザ素子１７とレンズ２４８の間の距離は図５の比較例と同様にレンズ２４８が離れるように伸びるけれども、その一方で、キャップ２６０は反対方向すなわちレンズ２７８が半導体レーザ素子１７に近づくように縮む。   A cap 260 made of a material having opposite thermal expansion and contraction is disposed outside the cap 230. The distance between the semiconductor laser element 17 and the lens 248 extends so that the lens 248 is separated as in the comparative example of FIG. 5, while the cap 260 is in the opposite direction, that is, the lens 278 approaches the semiconductor laser element 17. Shrink.

このため、モジュール温度の増加に応じて、レンズ２７８とレンズ２４８が互いに逆方向に移動し、レンズ２７８とレンズ２４８が近づくこととなる。これにより光学的な補正を行い、半導体レーザ素子１７からフェルール１８までの光学的な距離が変動することを抑制することができる。その結果、フェルール１８の端面１８ａへの入射光の光量が変動することを抑制できる。   For this reason, as the module temperature increases, the lens 278 and the lens 248 move in directions opposite to each other, and the lens 278 and the lens 248 approach each other. As a result, optical correction can be performed, and fluctuations in the optical distance from the semiconductor laser element 17 to the ferrule 18 can be suppressed. As a result, fluctuations in the amount of incident light on the end surface 18a of the ferrule 18 can be suppressed.

実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４にかかる光モジュール３１０を示す模式的な断面図である。光モジュール３１０は、ステム１２と、キャップ２３０と、このキャップ２３０の内側に設けられた支持部３００と、キャップ２３０に設けられたレンズ２４８と、を備えている。キャップ２３０は、光モジュール２１０、４１０が備えたものと同じである。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an optical module 310 according to the fourth embodiment of the present invention. The optical module 310 includes a stem 12, a cap 230, a support part 300 provided inside the cap 230, and a lens 248 provided on the cap 230. The cap 230 is the same as that provided in the optical modules 210 and 410.

支持部３００は、筒部２３２の内側に配置されて裏面３１ｂに接続している。支持部３００は、キャップ２３０の材料よりも小さな線膨張係数を有する熱膨張材料で形成されている。好ましくは支持部３００をタングステンとし、キャップ２３０をタングステンよりも大きな線膨張係数を有する金属材料としても良い。支持部３００は、底面部３００ａと、この底面部３００ａの両端それぞれに接続した側壁部３００ｂとからなる。   The support part 300 is disposed inside the cylinder part 232 and connected to the back surface 31b. The support part 300 is formed of a thermal expansion material having a smaller linear expansion coefficient than the material of the cap 230. Preferably, the support portion 300 may be tungsten, and the cap 230 may be a metal material having a larger linear expansion coefficient than tungsten. The support portion 300 includes a bottom surface portion 300a and side wall portions 300b connected to both ends of the bottom surface portion 300a.

支持部３００の底面部３００ａには、キャリア１４が固定されている。キャリア１４にはサブマウント１６および半導体レーザ素子１７がさらに取り付けられている。レンズ２４８は、フタ部２３１の穴に設けられ半導体レーザ素子１７と光結合している。   The carrier 14 is fixed to the bottom surface portion 300 a of the support portion 300. A submount 16 and a semiconductor laser element 17 are further attached to the carrier 14. The lens 248 is provided in the hole of the lid portion 231 and is optically coupled to the semiconductor laser element 17.

キャップ２３０の筒部２３２が伸長する量よりも支持部３００の側壁部３００ｂが伸長する量のほうが小さくなる。このため、半導体レーザ素子１７とレンズ２４８との間の距離が拡大することを抑制することができる。   The amount by which the side wall portion 300b of the support portion 300 extends is smaller than the amount by which the cylindrical portion 232 of the cap 230 extends. For this reason, it is possible to suppress an increase in the distance between the semiconductor laser element 17 and the lens 248.

なお、実施の形態１〜４にかかる光モジュール１０〜２１０の各キャップを組み合わせて用いてもよい。例えば、実施の形態３にかかるキャップ２３０およびキャップ２６０の少なくとも一方を、実施の形態１にかかるキャップ３０あるいは実施の形態２にかかるキャップ１３０と置換しても良い。   In addition, you may use combining each cap of the optical modules 10-210 concerning Embodiment 1-4. For example, at least one of the cap 230 and the cap 260 according to the third embodiment may be replaced with the cap 30 according to the first embodiment or the cap 130 according to the second embodiment.

また、実施の形態３にかかるキャップ２３０およびキャップ２６０のいずれか一方をキャップ３０に置換しかつ他方をキャップ１３０に置換しても良い。このとき、実施の形態３ではキャップ２３０とキャップ２６０に熱膨張材料と熱収縮材料を適用したが、置換したキャップ３０、１３０は両方を熱膨張係数としてもよい。キャップ３０、１３０のフタ部３１、１３１の設計において、熱膨張時にレンズ４８、１４８を押し下げる量を調整すればよいからである。   Also, either the cap 230 or the cap 260 according to the third embodiment may be replaced with the cap 30 and the other may be replaced with the cap 130. At this time, although the thermal expansion material and the thermal contraction material are applied to the cap 230 and the cap 260 in the third embodiment, both of the replaced caps 30 and 130 may have a thermal expansion coefficient. This is because in the design of the lid portions 31 and 131 of the caps 30 and 130, the amount of pressing down the lenses 48 and 148 during thermal expansion may be adjusted.

また、実施の形態３にかかる光モジュール２１０において、「キャリア１４、サブマウント１６、半導体レーザ素子１７、およびキャップ２３０からなる部品群」をステム１２の上面１２ａの代わりに支持部３００の底面部３００ａ上に固定するとともに、この部品群を支持した支持部３００をキャップ２６０の裏面２６１ｂにその側壁部３００ｂを介して固定しても良い。このようにすることで、実施の形態３と実施の形態４の技術的特長を兼ね備えた光モジュールが提供される。   Further, in the optical module 210 according to the third embodiment, the “component group including the carrier 14, the submount 16, the semiconductor laser element 17, and the cap 230” is replaced with the bottom surface portion 300 a of the support portion 300 instead of the top surface 12 a of the stem 12. The support portion 300 that supports the component group may be fixed to the back surface 261b of the cap 260 via the side wall portion 300b. By doing in this way, the optical module which has the technical feature of Embodiment 3 and Embodiment 4 is provided.

なお、上述した実施の形態１〜４では、半導体レーザ素子すなわち半導体発光素子を用いた発光モジュールとしての光モジュール１０〜３１０を説明した。しかしながら本発明にかかる光モジュールはこれに限られるものではない。半導体レーザ素子１７に換えてフォトダイオードを設けるなどの変形を行うことで、実施の形態１〜４のキャップ３０〜２６０等を備えた受光モジュールを提供することもできる。   In the above-described first to fourth embodiments, the optical modules 10 to 310 as the light emitting module using the semiconductor laser element, that is, the semiconductor light emitting element are described. However, the optical module according to the present invention is not limited to this. By performing a modification such as providing a photodiode instead of the semiconductor laser element 17, a light receiving module including the caps 30 to 260 of the first to fourth embodiments can be provided.

１０、１１０、２１０、３１０ 光モジュール、１２ ステム、１２ａ 上面、１４ キャリア、１６ サブマウント、１７ 半導体レーザ素子、１８ フェルール、１８ａ 端面、３０、１３０、２３０、２６０ キャップ、３１、１３１、２３１、２６１ フタ部、３１ａ、１３１ａ、２３１ａ、２６１ａ 表面、３１ｂ、１３１ｂ、２３１ｂ、２６１ｂ 裏面、３１ｃ、１３１ｃ、２３１ｃ、２６１ｃ 縁、３２、２３２、２６２ 筒部、４８、１４８、２４８、２７８ レンズ、３００ 支持部、３００ａ 底面部、３００ｂ 側壁部 10, 110, 210, 310 Optical module, 12 stem, 12a upper surface, 14 carrier, 16 submount, 17 semiconductor laser element, 18 ferrule, 18a end surface, 30, 130, 230, 260 cap, 31, 131, 231, 261 Cover, 31a, 131a, 231a, 261a Front, 31b, 131b, 231b, 261b Back, 31c, 131c, 231c, 261c Edge, 32, 232, 262 Tube, 48, 148, 248, 278 Lens, 300 Support , 300a Bottom surface, 300b Side wall

Claims (5)

上面を備えたステムと、
前記上面に設けられた台座と、
前記台座に設けられた半導体光素子と、
筒部、および前記筒部の一端に設けられ表面と裏面を有し前記表面と前記裏面を貫通する穴を備えたフタ部を備え、前記筒部の他端が開放し、前記台座および前記半導体光素子に被さるように前記他端が前記上面に接続し、熱膨張材料で形成されたキャップと、
前記フタ部の前記穴に設けられ前記半導体光素子と光結合するレンズと、
を備え、
前記フタ部は、前記キャップの温度が上昇すると前記レンズを前記筒部の内側にずらすことを特徴とする光モジュール。 A stem with an upper surface;
A pedestal provided on the upper surface;
A semiconductor optical device provided on the pedestal;
A cylindrical portion, and a lid portion provided at one end of the cylindrical portion and having a front surface and a back surface, and a hole penetrating the front surface and the back surface, the other end of the cylindrical portion being opened, and the pedestal and the semiconductor The other end connected to the upper surface so as to cover an optical element, and a cap formed of a thermal expansion material;
A lens provided in the hole of the lid portion and optically coupled to the semiconductor optical element;
With
The lid module is configured to shift the lens to the inside of the cylindrical portion when the temperature of the cap rises. 前記穴の縁は、前記筒部の内側に行くほど直径が大きくなるようにテーパ状となっており、
前記レンズは、前記テーパ状となっている前記縁に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。 The edge of the hole is tapered so that the diameter increases toward the inside of the cylindrical portion,
The optical module according to claim 1, wherein the lens is fixed to the tapered edge. 前記穴の縁が前記筒部の内側に向かって突き出るように、前記フタ部が凹んでおり、
前記レンズは、前記縁に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。 The lid part is recessed so that the edge of the hole protrudes toward the inside of the cylindrical part,
The optical module according to claim 1, wherein the lens is fixed to the edge. 上面を備えたステムと、
前記上面に設けられた台座と、
前記台座に設けられた半導体光素子と、
第１側壁部および前記第１側壁部の一端に設けられた第１レンズ保持部を備え、前記台座および前記半導体光素子に被さるように前記第１側壁部の他端が前記上面に接続し、熱膨張材料で形成された内側キャップと、
前記第１レンズ保持部に設けられ前記半導体光素子と光結合する内側レンズと、
第２側壁部および前記第２側壁部の一端に設けられた第２レンズ保持部を備え、前記第２側壁部の他端が開放し、前記内側キャップおよび前記内側レンズに被さるように前記第２側壁部の他端が前記上面に接続し、熱収縮材料で形成された外側キャップと、
前記第２レンズ保持部に設けられ前記内側レンズと光結合する外側レンズと、
を備えることを特徴とする光モジュール。 A stem with an upper surface;
A pedestal provided on the upper surface;
A semiconductor optical device provided on the pedestal;
A first lens holding portion provided at one end of the first sidewall portion and the first sidewall portion, the other end of the first sidewall portion is connected to the upper surface so as to cover the pedestal and the semiconductor optical element; An inner cap formed of a thermally expandable material;
An inner lens provided in the first lens holding portion and optically coupled with the semiconductor optical element;
A second lens holding portion provided at one end of the second side wall portion and the second side wall portion, the second end of the second side wall portion being open and covering the inner cap and the inner lens; An outer cap formed of a heat-shrink material with the other end of the side wall connected to the upper surface;
An outer lens provided in the second lens holding portion and optically coupled to the inner lens;
An optical module comprising: 上面を備えたステムと、
筒部、および前記筒部の一端に設けられ表面と裏面を有し前記表面と前記裏面を貫通する穴を備えたフタ部を備え、前記筒部の他端が開放し、前記他端が前記上面に接続し、第１熱膨張材料で形成されたキャップと、
前記筒部の内側に配置されて前記裏面に接続し、前記第１熱膨張材料よりも小さな線膨張係数を有する第２熱膨張材料で形成された支持部と、
前記支持部に固定された半導体光素子と、
前記フタ部の前記穴に設けられ前記半導体光素子と光結合するレンズと、
を備えることを特徴とする光モジュール。 A stem with an upper surface;
A cylindrical portion, and a lid portion provided at one end of the cylindrical portion, having a front surface and a back surface, and a hole penetrating the front surface and the back surface, the other end of the cylindrical portion being opened, and the other end being the A cap connected to the upper surface and formed of a first thermal expansion material;
A support portion that is disposed inside the cylindrical portion and connected to the back surface, and is formed of a second thermal expansion material having a smaller linear expansion coefficient than the first thermal expansion material;
A semiconductor optical element fixed to the support;
A lens provided in the hole of the lid portion and optically coupled to the semiconductor optical element;
An optical module comprising:
JP2013230497A 2013-11-06 2013-11-06 Optical module Active JP6209946B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013230497A JP6209946B2 (en) 2013-11-06 2013-11-06 Optical module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013230497A JP6209946B2 (en) 2013-11-06 2013-11-06 Optical module

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015090932A true JP2015090932A (en) 2015-05-11
JP2015090932A5 JP2015090932A5 (en) 2016-11-04
JP6209946B2 JP6209946B2 (en) 2017-10-11

Family

ID=53194317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013230497A Active JP6209946B2 (en) 2013-11-06 2013-11-06 Optical module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6209946B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018101653A (en) * 2016-12-19 2018-06-28 新光電気工業株式会社 Cap member, method of manufacturing the same, and light-emitting device
JP6593547B1 (en) * 2018-04-16 2019-10-23 三菱電機株式会社 Optical module

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419757A (en) * 1977-07-14 1979-02-14 Olympus Optical Co Ltd Lens prevented from being out of focus due to temperature change
JPS5821706A (en) * 1981-07-31 1983-02-08 Nec Corp Optical system for transmission of light
JPH0479391A (en) * 1990-07-23 1992-03-12 Nec Corp Semiconductor laser module
JPH04226095A (en) * 1990-04-27 1992-08-14 Omron Corp Semiconductor light emitting device
JPH06138356A (en) * 1992-10-23 1994-05-20 Sony Corp Optical space transmission device
JPH08271631A (en) * 1995-03-30 1996-10-18 Mitsubishi Electric Corp Optical radar apparatus
JPH1082934A (en) * 1996-09-06 1998-03-31 Omron Corp Optical module and its manufacture, laser radar device, vehicle, photoelectric sensor, optical sensor device and code information processor using the optical module
JP2002329916A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Ricoh Co Ltd Optical device, optical pickup and information recording device
JP2003262777A (en) * 2002-03-07 2003-09-19 Konica Corp Photographing equipment
JP2004342968A (en) * 2003-05-19 2004-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Light transmission cap
WO2005003820A2 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Beam shaping optical device, optical head, and optical information medium drive device
JP2006113176A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Konica Minolta Holdings Inc Lens element
JP2009508333A (en) * 2005-09-09 2009-02-26 株式会社オプトエレクトロニクス Temperature compensated laser focusing optics
JP2011059482A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Canon Inc Support device, optical device, exposure device and method of manufacturing device

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5419757A (en) * 1977-07-14 1979-02-14 Olympus Optical Co Ltd Lens prevented from being out of focus due to temperature change
JPS5821706A (en) * 1981-07-31 1983-02-08 Nec Corp Optical system for transmission of light
JPH04226095A (en) * 1990-04-27 1992-08-14 Omron Corp Semiconductor light emitting device
JPH0479391A (en) * 1990-07-23 1992-03-12 Nec Corp Semiconductor laser module
JPH06138356A (en) * 1992-10-23 1994-05-20 Sony Corp Optical space transmission device
JPH08271631A (en) * 1995-03-30 1996-10-18 Mitsubishi Electric Corp Optical radar apparatus
JPH1082934A (en) * 1996-09-06 1998-03-31 Omron Corp Optical module and its manufacture, laser radar device, vehicle, photoelectric sensor, optical sensor device and code information processor using the optical module
JP2002329916A (en) * 2001-04-27 2002-11-15 Ricoh Co Ltd Optical device, optical pickup and information recording device
JP2003262777A (en) * 2002-03-07 2003-09-19 Konica Corp Photographing equipment
JP2004342968A (en) * 2003-05-19 2004-12-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Light transmission cap
WO2005003820A2 (en) * 2003-07-08 2005-01-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd Beam shaping optical device, optical head, and optical information medium drive device
JP2006113176A (en) * 2004-10-13 2006-04-27 Konica Minolta Holdings Inc Lens element
JP2009508333A (en) * 2005-09-09 2009-02-26 株式会社オプトエレクトロニクス Temperature compensated laser focusing optics
JP2011059482A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Canon Inc Support device, optical device, exposure device and method of manufacturing device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018101653A (en) * 2016-12-19 2018-06-28 新光電気工業株式会社 Cap member, method of manufacturing the same, and light-emitting device
US10164403B2 (en) 2016-12-19 2018-12-25 Shinko Electric Industries Co., Ltd. Cap member and light-emitting device
JP6593547B1 (en) * 2018-04-16 2019-10-23 三菱電機株式会社 Optical module

Also Published As

Publication number Publication date
JP6209946B2 (en) 2017-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6944283B2 (en) Lens unit and manufacturing method of lens unit
US8599501B2 (en) Lens module
JP2016186645A5 (en)
JP6262962B2 (en) Lens unit and imaging device
TW200644190A (en) Light emitting element storing package, light emitting device and lighting apparatus
JP6820977B2 (en) Lens module
CN105676398A (en) Lens module
TW200802185A (en) Optics for an extended depth of field
US6870693B2 (en) Optical element
WO2012169586A1 (en) Optical receptacle and optical module provided with same
JP6209946B2 (en) Optical module
WO2015008678A1 (en) Optical device and imaging system provided therewith
JP2005165088A (en) Optical semiconductor device
KR20100052083A (en) Camera module and method for manufacturing the same
JP5608455B2 (en) Optical receiver module
TW201614971A (en) Beam-splitting integrated optical element and optical transceiver module
JP5696866B2 (en) Optical receptacle
JP6207881B2 (en) Optical receptacle and optical module having the same
WO2014156630A1 (en) Lens for optical communication and optical communication module
US20160134076A1 (en) Surface-emitting light source and laser apparatus
JP5749592B2 (en) Optical receptacle and optical module having the same
WO2010150653A1 (en) Optical semiconductor device
US20110134550A1 (en) Lens module
JP2005326884A (en) Optical module and optical connector equipped with the same
CN104459927A (en) Lens cap for optical module, optical module, and method for manufacturing lens cap for optical module

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160914

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160914

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170523

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170616

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170828

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6209946

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250