JP2586123B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
- Publication number
- JP2586123B2 JP2586123B2 JP63305229A JP30522988A JP2586123B2 JP 2586123 B2 JP2586123 B2 JP 2586123B2 JP 63305229 A JP63305229 A JP 63305229A JP 30522988 A JP30522988 A JP 30522988A JP 2586123 B2 JP2586123 B2 JP 2586123B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal pipe
- semiconductor laser
- case
- pellet
- fiber
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザモジュールに関し、特にレーザ
とファイバの結合が安定で優れたトラッキング特性が要
求される光ファイバ通信用の半導体レーザモジュールに
関する。
とファイバの結合が安定で優れたトラッキング特性が要
求される光ファイバ通信用の半導体レーザモジュールに
関する。
従来、光ファイバ通信用の半導体レーザモジュールと
してはさまざまなものが考案されているが、特にシング
ルモードファイバ（以下SMFと称する）のついた半導体
レーザモジュール（以後SMF−LDモジュールと称する）
の場合には半導体レーザとファイバとの結合効率と、フ
ァイバを固定する際の再現性と、長期間使用したときの
結合効率の経時安定性が特に重要な課題となる。
してはさまざまなものが考案されているが、特にシング
ルモードファイバ（以下SMFと称する）のついた半導体
レーザモジュール（以後SMF−LDモジュールと称する）
の場合には半導体レーザとファイバとの結合効率と、フ
ァイバを固定する際の再現性と、長期間使用したときの
結合効率の経時安定性が特に重要な課題となる。
第３図（ａ），（ｂ）に従来例の正面図および断面図
を示す。
を示す。
同図において、箱型のケース８の側壁を金属パイプ６
が貫通しており、ケースの前端と後端とで固定されてい
る。金属パイプ６の内部には側面に金属膜を施こしたロ
ッドレンズ５（結合用レンズ）が半田によって融着固定
され、気密封止されている。金属パイプ６の一部はケー
スの内部において断面の一部を残すように切除されてな
る素子搭載部18にLDペレット１がヒートシンク（図示し
ない）およびチップキャリア２を介して、ロッドレンズ
５の端面に対向するようにして半田でマウントされてい
る。LDペレットの後方にはモニタ用フォトダイオード４
がマウントされている。ケース８の底板8aからはリード
13が出ており、チップキャリア２およびフォトダイオー
ドのチャップキャリア（４）とリード13とはボンディン
グワイヤ12により接続される。またフェルール９により
保護された斜めカット石英ファイバ３は、先端位置を最
適な位置に調整したのち、スライドリング11を介し金属
パイプ６の外側端に固定される。固定に際してはフェル
ール９とスライドリング11,スライドリング11と金属パ
イプ６の継ぎ目の部分をそれぞれ同時に２〜３ケ所づつ
YAGレーザによりスポット溶接を行うことにより固定さ
れる。以上の作業の結果、LDペレット１から放射される
光はピグテール10を通じて外部に出力されるようにな
る。
が貫通しており、ケースの前端と後端とで固定されてい
る。金属パイプ６の内部には側面に金属膜を施こしたロ
ッドレンズ５（結合用レンズ）が半田によって融着固定
され、気密封止されている。金属パイプ６の一部はケー
スの内部において断面の一部を残すように切除されてな
る素子搭載部18にLDペレット１がヒートシンク（図示し
ない）およびチップキャリア２を介して、ロッドレンズ
５の端面に対向するようにして半田でマウントされてい
る。LDペレットの後方にはモニタ用フォトダイオード４
がマウントされている。ケース８の底板8aからはリード
13が出ており、チップキャリア２およびフォトダイオー
ドのチャップキャリア（４）とリード13とはボンディン
グワイヤ12により接続される。またフェルール９により
保護された斜めカット石英ファイバ３は、先端位置を最
適な位置に調整したのち、スライドリング11を介し金属
パイプ６の外側端に固定される。固定に際してはフェル
ール９とスライドリング11,スライドリング11と金属パ
イプ６の継ぎ目の部分をそれぞれ同時に２〜３ケ所づつ
YAGレーザによりスポット溶接を行うことにより固定さ
れる。以上の作業の結果、LDペレット１から放射される
光はピグテール10を通じて外部に出力されるようにな
る。
このモジュールは多くの利点を有しており、例えばス
ライドリングを介してファイバフェルールをケースの外
に穴出した金属パイプの端面に固定する構造であるため
レンズとファイバとの結像ズレによるPf変動要因は小さ
くなっている構造である。しかしながら温度変化に対す
るファイバ出力（Pf）の変動が生じ易すいという問題が
ある。即ち、一般にケース材料は、底板部のリード端子
部の気密を保つためには膨張係数が大きいガラス封止材
が作れないため膨張係数の小さいFe−Ni−Co合金製のリ
ード端子を用いガラス封止材としてはコバーガラスが用
いられる。したがって底板および側壁の材料としても歪
を生じない為には同一の材料あるいは同じような線膨張
係数を有する材料が使用される。通常ケース材料は線膨
張係数が48×10-7のFe−Ni−Co合金が使用されている。
一方金属パイプは内部にロッドレンズを固定し気密を保
持しようということからロッドレンズの線膨張係数と同
じような材料を使用する必要がある（線膨張係数が大き
く違うとソルダー固定時にロッドレンズにクラックが生
じるという問題が生じる）。
ライドリングを介してファイバフェルールをケースの外
に穴出した金属パイプの端面に固定する構造であるため
レンズとファイバとの結像ズレによるPf変動要因は小さ
くなっている構造である。しかしながら温度変化に対す
るファイバ出力（Pf）の変動が生じ易すいという問題が
ある。即ち、一般にケース材料は、底板部のリード端子
部の気密を保つためには膨張係数が大きいガラス封止材
が作れないため膨張係数の小さいFe−Ni−Co合金製のリ
ード端子を用いガラス封止材としてはコバーガラスが用
いられる。したがって底板および側壁の材料としても歪
を生じない為には同一の材料あるいは同じような線膨張
係数を有する材料が使用される。通常ケース材料は線膨
張係数が48×10-7のFe−Ni−Co合金が使用されている。
一方金属パイプは内部にロッドレンズを固定し気密を保
持しようということからロッドレンズの線膨張係数と同
じような材料を使用する必要がある（線膨張係数が大き
く違うとソルダー固定時にロッドレンズにクラックが生
じるという問題が生じる）。
例えばロッドレンズにセルフォックレンズ（セルフォ
ックレンズは日本板硝子（株）の商品名。これは、イオ
ン交換技術で作られた集束ロッドレンズで、中心軸から
の距離に応じてゆるやかに減少する軸対象の屈折率分布
を有している。）を使用するとすれば線膨張係数は88.2
×10-7であるから金属パイプ材料は線膨張係数が100×1
0-7の50Fe−Niあるいは117×10-7のSS−41等が用いられ
る。したがって、このような膨張係数が異なる材料がケ
ースの両側壁で固定されている構造である為、金属パイ
プ部は底板よりも大きく延びようとするが側壁で押えら
れるので、金属パイプの光軸方向に歪が生じこの歪応力
が構造的に弱い金属パイプの切除部に集中し変形をもた
らす。この変形は結像光学系のトレランスが一番きびし
いレーザとレンズ間の角度変位として生じファイバの出
力低下を生じるという問題がある。
ックレンズは日本板硝子（株）の商品名。これは、イオ
ン交換技術で作られた集束ロッドレンズで、中心軸から
の距離に応じてゆるやかに減少する軸対象の屈折率分布
を有している。）を使用するとすれば線膨張係数は88.2
×10-7であるから金属パイプ材料は線膨張係数が100×1
0-7の50Fe−Niあるいは117×10-7のSS−41等が用いられ
る。したがって、このような膨張係数が異なる材料がケ
ースの両側壁で固定されている構造である為、金属パイ
プ部は底板よりも大きく延びようとするが側壁で押えら
れるので、金属パイプの光軸方向に歪が生じこの歪応力
が構造的に弱い金属パイプの切除部に集中し変形をもた
らす。この変形は結像光学系のトレランスが一番きびし
いレーザとレンズ間の角度変位として生じファイバの出
力低下を生じるという問題がある。
以上説明したように、従来の半導体レーザモジュール
は、半導体レーザペレット，結合用レンズ及び光ファイ
バを取り付けた金属パイプをケースに固定しているの
で、ケースと金属パイプの熱膨張の差があって温度変化
によるファイバ出力が大きく変動しやすいという問題点
がある。
は、半導体レーザペレット，結合用レンズ及び光ファイ
バを取り付けた金属パイプをケースに固定しているの
で、ケースと金属パイプの熱膨張の差があって温度変化
によるファイバ出力が大きく変動しやすいという問題点
がある。
本発明の目的は、材料の線膨張係数の違いでの歪応力
がレンズ結像光学系に影響せず、ひいては温度変化によ
るファイバ出力変動が低減され、かつ結合効率の経時劣
化を招くことなく単純な構造で容易に実現できる半導体
レーザモジュールを提供することにある。
がレンズ結像光学系に影響せず、ひいては温度変化によ
るファイバ出力変動が低減され、かつ結合効率の経時劣
化を招くことなく単純な構造で容易に実現できる半導体
レーザモジュールを提供することにある。
本発明は、箱型のケースと、前記ケースの側壁を貫通
して設けられた金属パイプと、前記金属パイプの外側端
に固定された光出力取り出し用の光ファイバと、前記金
属パイプの内部に前記光ファイバと対向して固定された
結合用レンズと、前記金属パイプのケース内の部分の一
部を切除してなる素子搭載部に前記結合用レンズに隣接
してマウントされた半導体レーザペレット及び前記半導
体レーザペレットに隣接してマウントされたモニタ用フ
ォトダイオードペレットとを有する半導体レーザモジュ
ールにおいて、前記金属パイプの前記素子搭載部の前記
モニタ用フォトダイオードペレット下部と前記ケースの
側壁との間に切り溝が設けられているというものであ
る。
して設けられた金属パイプと、前記金属パイプの外側端
に固定された光出力取り出し用の光ファイバと、前記金
属パイプの内部に前記光ファイバと対向して固定された
結合用レンズと、前記金属パイプのケース内の部分の一
部を切除してなる素子搭載部に前記結合用レンズに隣接
してマウントされた半導体レーザペレット及び前記半導
体レーザペレットに隣接してマウントされたモニタ用フ
ォトダイオードペレットとを有する半導体レーザモジュ
ールにおいて、前記金属パイプの前記素子搭載部の前記
モニタ用フォトダイオードペレット下部と前記ケースの
側壁との間に切り溝が設けられているというものであ
る。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実
施例を示す上面図及び断面図である。但し、第１図
（ａ）では便宜上キャップをはずした状態を示してあ
る。
施例を示す上面図及び断面図である。但し、第１図
（ａ）では便宜上キャップをはずした状態を示してあ
る。
１は半導体レーザペレット、２はチップキャリア、３
はファイバー、４はフォトダイオードペレット、５はロ
ッドレンズ、６は金属パイプ、８はケース、９はフェル
ール、10はピグテール、11はスライドリング、12はボン
ディングワイヤー、13はリード端子、14はキャップ、15
はフランジであり、主たる構成は従来例と同じであるが
金属パイプ６に切り溝16が施こされている点が異なって
いる。またファイバ先端の位置を最適位置に調整した
後、まずフェルール９とスライドリング11、次にスライ
ドリング11と金属パイプ６の継き目の部分をそれぞれ同
時に２〜３個所づつYAGレーザによりスポット溶接して
固定される点も従来例と同じである。
はファイバー、４はフォトダイオードペレット、５はロ
ッドレンズ、６は金属パイプ、８はケース、９はフェル
ール、10はピグテール、11はスライドリング、12はボン
ディングワイヤー、13はリード端子、14はキャップ、15
はフランジであり、主たる構成は従来例と同じであるが
金属パイプ６に切り溝16が施こされている点が異なって
いる。またファイバ先端の位置を最適位置に調整した
後、まずフェルール９とスライドリング11、次にスライ
ドリング11と金属パイプ６の継き目の部分をそれぞれ同
時に２〜３個所づつYAGレーザによりスポット溶接して
固定される点も従来例と同じである。
本構成においてはケース材料および金属パイプ材料の
線膨張係数の違いにより生じる歪応力は金属パイプのレ
ンズ側の切除部の角に集中することなく、切り溝部16に
集中し、レーザ搭載部に曲率を有する曲りは生じない。
したがって半導体レーザモジュールとして重要な項目で
ある温度変化によるファイバ出力変動ならびにトラッキ
ング変動（モニタ出力を一底に保つように制御したとき
のファイバ出力の変動）が少ない半導体モジュールが出
来る。
線膨張係数の違いにより生じる歪応力は金属パイプのレ
ンズ側の切除部の角に集中することなく、切り溝部16に
集中し、レーザ搭載部に曲率を有する曲りは生じない。
したがって半導体レーザモジュールとして重要な項目で
ある温度変化によるファイバ出力変動ならびにトラッキ
ング変動（モニタ出力を一底に保つように制御したとき
のファイバ出力の変動）が少ない半導体モジュールが出
来る。
第２図は本発明の第２の実施例の上面図及び断面図で
ある。
ある。
本実施例では金属パイプを異種の金属からなる第１の
金属パイプ６′と第２の金属パイプ７とを接合部17でロ
ー付けして構成している。第２の金属パイプの材料は従
来例で述べた理由によりロッドレンズの線膨張係数と同
じもの例えば50Fe−NiあるいはSS−41を用いる必要があ
るが、第１の金属パイプ６′はケース材料と同じ材料の
ものあるいは、さらに線膨張係数の小さい材料を用いる
ことができる。例えば一般的なケース材料である前述の
Fe−Ni−Co合金を用いれば光軸方向の金属パイプの膨張
係数は小さくでき、ケースと金属パイプとの線膨張係数
の違いによる歪は小さくなる。したがって半導体レーザ
とレンズ間での光軸の角度変位ズレの影響がさらに少な
くなる。このことによりファイバ出力の変動が少ない安
定なモジュールを構成することができるという利点があ
る。
金属パイプ６′と第２の金属パイプ７とを接合部17でロ
ー付けして構成している。第２の金属パイプの材料は従
来例で述べた理由によりロッドレンズの線膨張係数と同
じもの例えば50Fe−NiあるいはSS−41を用いる必要があ
るが、第１の金属パイプ６′はケース材料と同じ材料の
ものあるいは、さらに線膨張係数の小さい材料を用いる
ことができる。例えば一般的なケース材料である前述の
Fe−Ni−Co合金を用いれば光軸方向の金属パイプの膨張
係数は小さくでき、ケースと金属パイプとの線膨張係数
の違いによる歪は小さくなる。したがって半導体レーザ
とレンズ間での光軸の角度変位ズレの影響がさらに少な
くなる。このことによりファイバ出力の変動が少ない安
定なモジュールを構成することができるという利点があ
る。
以上説明したように本発明は光学系を一体にする金属
パイプの一部に歪応力を集中させる切り溝を設けること
により、温度変化によるファイバ出力変動が小さくで
き、トラッキングのばらつきが小さくなり、さらに経時
変化によるファイバ出力劣化を招くこともないという効
果が単純な構造で実現できる。
パイプの一部に歪応力を集中させる切り溝を設けること
により、温度変化によるファイバ出力変動が小さくで
き、トラッキングのばらつきが小さくなり、さらに経時
変化によるファイバ出力劣化を招くこともないという効
果が単純な構造で実現できる。
第１図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ本発明による第１の
実施例の半導体レーザモジュールの上面図及び断面図、
第２図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第２の実施例の上面
図及び断面図、第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来
の半導体レーザモジュールの上面図および断面図であ
る。 １……半導体レーザペレット、２……チップキャリア、
３……ファイバ、４……フォトダイオード、５……ロッ
ドレンズ、６……金属パイプ、６′……第１の金属パイ
プ、７……第２の金属パイプ、８……ケース、９……フ
ェルール、10……ピグテール、11……スライドリング、
12……ボンディングワイヤー、13……リード端子、14…
…キャップ、15……フランジ、16……切り溝、17……金
属パイプのロー付け接合部、18……素子搭載部。
実施例の半導体レーザモジュールの上面図及び断面図、
第２図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ第２の実施例の上面
図及び断面図、第３図（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ従来
の半導体レーザモジュールの上面図および断面図であ
る。 １……半導体レーザペレット、２……チップキャリア、
３……ファイバ、４……フォトダイオード、５……ロッ
ドレンズ、６……金属パイプ、６′……第１の金属パイ
プ、７……第２の金属パイプ、８……ケース、９……フ
ェルール、10……ピグテール、11……スライドリング、
12……ボンディングワイヤー、13……リード端子、14…
…キャップ、15……フランジ、16……切り溝、17……金
属パイプのロー付け接合部、18……素子搭載部。
Claims (1)
- 【請求項１】箱型のケースと、前記ケースの側壁を貫通
して設けられた金属パイプと、前記金属パイプの外側端
に固定された光出力取り出し用の光ファイバと、前記金
属パイプの内部に前記光ファイバと対向して固定された
結合用レンズと、前記金属パイプのケース内の部分の一
部を切除してなる素子搭載部に前記結合用レンズに隣接
してマウントされた半導体レーザペレット及び前記半導
体レーザペレットに隣接してマウントされたモニタ用フ
ォトダイオードペレットとを有する半導体レーザモジュ
ールにおいて、前記金属パイプの前記素子搭載部の前記
モニタ用フォトダイオードペレット下部と前記ケースの
側壁との間に切り溝が設けられていることを特徴とする
半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305229A JP2586123B2 (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305229A JP2586123B2 (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 半導体レーザモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150811A JPH02150811A (ja) | 1990-06-11 |
| JP2586123B2 true JP2586123B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=17942588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63305229A Expired - Lifetime JP2586123B2 (ja) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586123B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2890429B2 (ja) * | 1988-12-24 | 1999-05-17 | 住友電気工業株式会社 | 光半導体素子用支持部品及び光半導体装置 |
| JP2913847B2 (ja) * | 1991-01-17 | 1999-06-28 | 日本電気株式会社 | コネクタ着脱形半導体レーザモジュール |
| JPH05136517A (ja) * | 1991-02-20 | 1993-06-01 | Nec Corp | 半導体レ−ザ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59149308A (ja) * | 1983-02-16 | 1984-08-27 | Hitachi Ltd | 光通信装置 |
-
1988
- 1988-12-01 JP JP63305229A patent/JP2586123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02150811A (ja) | 1990-06-11 |
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