JP2571588Y2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、半導体レーザモジュ
ールにおける構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体レーザモジュールの構造に
ついては、例えば、１９８７年ＮＥＣ技報Ｖｏｌ．４
０、Ｎｏ．５に開示されたものがある。この従来構造の
半導体レーザモジュールを図５に断面図で示す。この構
造によれば、ＬＤチップオンキャリアがモニター用ＰＤ
やチップサーミスタとともに内部レンズ１２のついた同
一のベース上にハイブリット実装されている。ＬＤチッ
プ１０の放射光は、内部レンズ１２により穏やかな収束
ビームに変換され、パッケージ側壁の気密封止されたガ
ラス窓１４を経由して、パッケージの外部に導かれる。
この状態で、まず外部レンズ１６がパッケージ側に固定
され、次に、シングルモードファイバ２２のピグテール
がスライドリング１８を介して固定される。これらの固
定作業にはＹＡＧ溶接が用いられる。また二つのレン
ズ、すなわち内部レンズ１２と外部レンズ１６はいずれ
も側面にメタライズを施した後、高融点の半田を用いて
固定してある。

【０００３】また、シングルモードファイバ２２の位置
調整を行う場合、光軸に対して垂直方向のずれに対して
は、スライドリング１８を垂直方向に滑らせて調整を行
い、光軸方向に対しては、光ファイバをスライドリング
中で左右に滑らせて調整する構造になっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、光ファ
イバの光軸に垂直な方向に対する位置ずれの許容範囲
（トレランス）は、数μｍと小さく、従って、光ファイ
バを所要の箇所に固定する時には、精密なＹＡＧ溶接技
術加工を必要とした。１９８６年電子通信学会技術報告
光量子エレクトニクスＯＱＥ８６ー３８に開示された報
告によれば、予め固定された第１レンズと第２レンズに
対する光ファイバの垂直方向の位置ずれのトレランス
は、結合効率の許容劣化量を０．５ｄＢとしたとき±
２．１μｍと極めて小さいことがわかる。従って、光フ
ァイバを調整した後、ＹＡＧ溶接を行う際に高精度の溶
接技術を要求され、また、歩留りも悪くなる。

【０００５】この考案の目的は、光ファイバの光軸に対
して垂直方向の位置ずれのトレランスが大きく、高精度
のＹＡＧ溶接技術を必要としない構造の半導体レーザモ
ジュールを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的の達成を図るた
め、この考案の構成では、以下に述べるような特徴を有
している。

【０００７】半導体レーザと、レーザ光の通路を画成し
ている側壁とを具えており、この側壁のレーザ光の通路
の周辺の外側面が平坦面となっている半導体レーザ用の
支持部を有している。

【０００８】次に、レーザ光用の貫通孔と、この貫通孔
の周辺であって側壁の平坦面と衝合する平坦状の衝合面
と、前述の貫通孔の周辺であって衝合面とは反対側に設
けられた凹曲面とを具える結合部とを有している。

【０００９】次に、光ファイバを固定したフェルールと
光ファイバにレーザ光を照射させるレンズ系とを保持し
ており、かつ、先端部が結合部の凹曲面と衝合する凸曲
面を具えるスリーブを有しており、結合部の凹曲面とス
リーブの凸曲面は、実質的に同一曲率半径の球面の一部
分をそれぞれ形成している。

【００１０】そして、上述した支持部と結合部とスリー
ブは、この順に互いに固定してあり、この結合部を介在
して支持部とスリーブとが結合している。

【００１１】また、半導体レーザモジュールにおいて、
好ましくは、支持部の側壁とスリーブとの間に、前述し
た結合部を外側から覆うようにして、固定した補強スリ
ーブを具えてもよい。

【００１２】

【作用】この考案の半導体レーザモジュールによれば、
半導体レーザ用の支持部の結合部側の側壁面の一部は、
この結合部と衝合させて滑らかにスライドできる平坦面
を有している。また、結合部は、平坦状の衝合面と凹曲
面を具えており、平坦状の衝合面は支持部の側壁面と衝
合させることによってＸ軸方向およびＹ軸方向（図２参
照）に滑らすことができる。また、スリーブの先端部
は、結合部の凹曲面と衝合するため凸曲面に加工されて
いる。そして、両曲面は、実質的に同一曲率半径の球面
の一部分をそれぞれ形成している。このため、このスリ
ーブの凸曲面は、結合部の凹曲面に対してなめらかな回
転ができる。従って、支持部と、結合部と、スリーブと
を固定するに先立ち半導体レーザから、この平行ビーム
の光軸に対し、垂直方向の軸合わせと結合部とスリーブ
との回転によって角度ずれの調整を行う。スリーブのＸ
軸方向およびＹ軸方向に対するトレランスは、図４に示
すように十数μｍと大きく、位置調整後のＹＡＧ溶接は
容易である。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して、この考案の主要な構
成について説明する。しかしながら、この説明に用いる
各図は、これらの発明が理解できる程度に、各構成成分
の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示してあるに
すぎない。

【００１４】また、この考案による半導体レーザモジュ
ールの構成は、大きく分けて次の３つに分類できる。第
１に、半導体レーザを支持し、かつ、レーザ光の通路を
画成する側壁を具える支持部、第２に、光軸に対して直
交したＸ軸とＹ軸にスライドできる平坦面をもち、か
つ、反対側の面が凹曲面をもった結合部および第３に、
レーザ光を光ファイバに照射するレンズ系と光ファイバ
を固定したフェルールで構成されたスリーブである。以
下、この考案の構成について、詳細に説明する。

【００１５】〈第１実施例〉 図１は、この考案の半導体レーザモジュールに使用され
る第１実施例の要部を示した平面図である。図２は、図
１のＡーＡ断面図である。以下、図１と図２を参照しつ
つ、この考案の構成及び各々の光軸合わせについて説明
する。半導体レーザ用の支持部２８は、半導体レーザ３
０を具えている。半導体レーザ３０をヒートシンク３
２、サブキャリヤ３４、等を介してスペーサ４８に固定
し、このスペーサ４８を支持体４４、この実施例ではケ
ースの底部４４ａに固定している。この場合、サブキャ
リヤ３４とベース３６とを半田などを用いて固定するの
が好適である。また、この支持部２８には、レンズ系と
して第１レンズ３８を設けてあり、この第１レンズ３８
を半田付けまたは圧入などによってレンズホルダ４０に
固定し、レンズホルダ４０を用いて半導体レーザ３０の
出力光が平行ビームになるように位置合わせを行い、レ
ンズホルダ台４２に固定している。また、半導体レーザ
３０とレンズホルダ４０とをベース３６に固定する。こ
の時の固定方法としては、半田付けまたはＹＡＧ溶接な
どを用いて行う。

【００１６】次に、図２から理解できるように、支持部
２８は、レーザ光の通路を画成する側壁４４ｂを具えて
いる。この実施例では、この側壁４４ｂは、支持体４４
であるケースのベース４４ａに直交する壁を構成してい
て、光軸の所要の周囲の領域を断面形状がＬ字状の筒形
の壁で囲んでレーザ光の通路４５を画成している。この
側壁４４ｂの筒形の内側突出部の先端に窓ガラス４６を
設けてある。そして、半導体レーザからのレーザビーム
がケース４４の側面にある窓ガラス４６から光ファイバ
方向へ直進するようにレンズホルダ４０、ホルダ台４
２、ベース３６及びスペーサ４８等を所定の位置合わせ
を行って第１レンズ３８をケース４４に固定する。ケー
ス４４の側壁４４ｂの外側面、すなわち、結合部５０と
衝合する面は、平坦状になっており、結合部５０との衝
合によって、図２に示すように光軸方向をＺ軸にとれ
ば、光軸Ｏに直交する二つの方向、すなわち、Ｘ軸方向
とＹ軸方向とに滑らせることができる。この結合部５０
は、レーザ光の貫通孔５０ａを具えていて、上述した支
持部２８の側壁４４ｂの平坦面と衝合する平坦面を有し
ている。また、結合部５０のスリーブ５２と衝合する部
分は凹曲面であり、また、スリーブ５２の衝合端面が凸
曲面となっているので、両者はなめらかに回転できるよ
うに衝合結合させることが可能である。そのため、両曲
面を実質的に同一の曲率半径の球面の一部分でそれぞれ
形成する。また、スリーブ５２は、支持部２８から出射
してきた平行レーザビームを光ファイバ５８に入射させ
るためのレンズ系として第２レンズを具えている。この
実施例では、この第２レンズ５４を球状とする。更にこ
のスリーブ５２には、光ファイバ５８を固定したフェル
ール５６が内蔵されており、角度ずれ合わせは、第２レ
ンズ５４の中心軸に合わせて行うようになっている。

【００１７】上述したこの実施例では、結合部５０をそ
の中心部にレーザ光を通す貫通孔５０ａを具えたリング
状に形成していて、中心部の貫通孔５０ａを画成してい
る領域の支持部２８側を円筒状に突出させる。この突出
部の外径を支持部２８のレーザ光の通路４５の内径より
も小さく形成しておき、上述したＸ軸およびＹ軸方向に
結合部５０を滑動させたときにこの結合部５０の貫通孔
５０ａがレーザ光の通路４５から外れないように規制す
る。勿論、この結合部５０をリング形状とすることも可
能であり、その場合にも、支持部２８の平坦面と衝合し
て滑動できる平坦面としての衝合面を具えている必要が
ある。スリーブ５２は、第２レンズ５４によって、第１
レンズ３８からのレーザビームを光ファイバ５８の入射
端面にスポットを結ばせて、光ファイバ５８にこのレー
ザ光を入射させる機能を有する。

【００１８】次に、スリーブ５２を治具を用いて固定し
た後、微動ステージ及び回転ステージに乗せ光軸の角度
調整を行う。このとき、角度調整は、半導体レーザ３０
を発光させて光ファイバ５８の光出力を光パワメータを
用いて測定しながら光出力パワが最大になるように調整
する。次に、結合部５０とケース４４を固定するためＹ
ＡＧ溶接を行う。図２は、ＹＡＧ溶接部分６０を１か所
示しているにすぎないが実際は周囲を数か所溶接するの
が好適である。また、この固定には、接着剤または半田
付を用いてもよい。この時、ＹＡＧ溶接によってリング
５０の位置がずれ、また、スリーブ５２の位置ずれが生
じる。しかし、平行ビーム中では、光軸Ｏに対する垂直
方向であるＸ軸またはＹ軸のずれによる許容範囲は大き
いため、リング５０の位置ずれの影響が少ない。

【００１９】図４は、スリーブ５２の光軸Ｏに対する垂
直な方向の位置ずれと結合効率の劣化量（ｄＢ）の関係
を示している。同図において、横軸は位置ずれ量を示
し、縦軸は、結合効率の劣化量を示してある。これによ
れば、従来の結合効率の許容劣化量が０．５ｄＢのとき
のトレランスは約±２．１μｍであったものが±２０μ
ｍまで範囲が広がることがわかる。

【００２０】次に、スリーブ５２の角度調整を行った
後、ＹＡＧ溶接してスリーブ５２と結合部５０とを固定
する。図１は、ＹＡＧ溶接部分６２を一か所表わしてい
るが実際はこの周囲を数か所溶接するのが好ましい。ま
た、この固定には、接着剤または半田付を用いてもよ
い。尚、この考案においては、第１レンズ３８及び第２
レンズ５４に球面レンズを用いたが非球面レンズまたは
ＧＲＩＮレンズを用いても良い。

【００２１】〈第２実施例〉 図３は、この考案の半導体レーザモジュールの第２実施
例の構造の説明に供する要部断面図である。特に、図３
は、半導体レーザを発光させるケース４４と結合する結
合部を構成するリング５０およびスリーブ５２の部分を
示している。図３からも理解できるように、光レーザの
出力光は、第１レンズ３８（図示せず）および第２レン
ズ５４によってフェルール５６内に固定した光ファイバ
５８に集光させるまでは、第１実施例と全く同様な光軸
調整を行う。その後、支持部２８の側壁４４ｂとスリー
ブ５２との間に、結合部であるリング５０を外側から覆
うように、補強スリーブ６８を設け、この補強スリーブ
６８とケースの側壁４４ｂおよび補強スリーブ６８とス
リーブ５２とをＹＡＧ溶接して固定する。図３には、Ｙ
ＡＧ溶接個所７０および７２を示してある。ＹＡＧ溶接
個所は、実際は数か所とするのが好ましい。尚、この固
定には、接着剤または半田付を用いても良い。

【００２２】

【考案の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の考案の構成によれば、半導体レーザモジュールの組み
立ての際に、半導体レーザ用の支持部の側壁と結合部と
が衝合する面は、互いに平坦面となっているので、支持
部に対し結合部をレーザ光の光軸に対して垂直方向に滑
らせ垂直方向の軸ずれの調整を行うことができる。ま
た、結合部とスリーブの凹曲面と凸曲面を同一曲率半径
の球面の一部分としてそれぞれ形成してあるので両曲面
を互いに衝合させた状態で相互的に回転させて角度ずれ
の調整を行うことができる。また、スレーブには、光フ
ァイバが挿入されたフェルールと、レンズ系が設けられ
ている。これらの支持部、結合部およびスリーブを用い
て、光軸合わせ、垂直方向の軸あわせおよび角度合わせ
を平行ビーム中で行い、その後支持部、結合部およびス
リーブを順次固定していくため、従来の垂直方向のファ
イバの位置ずれが、結合効率の許容劣化量を０．５ｄＢ
としたとき±２．１μｍであったトレランスに比べて約
１０倍の±２０μｍにトレランスを広げることができ
る。このため半導体レーザモジュール形成の際に高効率
の半導体レーザモジュールが容易に、かつ、歩留良く得
られるため、生産性の向上につながる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の半導体レーザモジュールの第１実施
例の説明に供する平面図である。

【図２】図１のＡーＡ線で切断したときの断面図であ
る。

【図３】この考案の半導体レーザモジュールの第２実施
例の説明に供する断面図である。

【図４】垂直方向の位置ずれ量と結合効率の劣化量との
関係を示す図である。

【図５】従来の半導体レーザモジュールの説明に供する
図である。

【符号の説明】

２８：半導体レーザ用支持部 ３０：半導体レーザ ３２：ヒートシンク ３４：サブキャリア ３６：ベース ３８：第１レンズ ４０：レンズホルダ ４２：レンズホルダ台 ４４：ケース（支持体） ４６：窓ガラス ４８：スペーサ ５０：リング ５２：スリーブ ５４：第２レンズ ５６：フェルール ５８：光ファイバ ６０、６２、７０、７２：ＹＡＧ溶接部 ６８：補強スリーブ

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）半導体レーザと、レーザ光の通路
   を画成している側壁とを具えていて、該側壁の前記通路
   の周辺の外側面が平坦面となっている半導体レーザ用の
   支持部と、 （ｂ）前記レーザ光用の貫通孔と、該貫通孔の周辺であ
   って前記側壁の平坦面と衝合する平坦状の衝合面と、該
   貫通孔の周辺であって該衝合面とは反対側に設けられた
   凹曲面とを具える結合部と、 （ｃ）光ファイバを固定したフェルールと該光ファイバ
   に前記レーザ光を照射させるレンズ系とを保持してお
   り、先端部が前記結合部の凹曲面と衝合する凸曲面を具
   えるスリーブとを有しており、 （ｄ）前記凹曲面と凸曲面は、実質的に同一曲率半径の
   球面の一部分をそれぞれ形成してあり、 （ｅ）前記支持部と前記結合部と前記スリーブはこの順
   に互いに固定してあることを特徴とする半導体レーザモ
   ジュール。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザモジュー
   ルにおいて、前記支持部の側壁と前記スリーブとの間
   に、前記結合部を外側から覆うようにして、固定した補
   強スリーブを具えていることを特徴とする半導体レーザ
   モジュール。