JP2628774B2 - 光アイソレータ内蔵形半導体レーザモジュール - Google Patents
光アイソレータ内蔵形半導体レーザモジュールInfo
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Description
レータ内蔵形半導体レーザモジュールに関する。
は、第1の技術として、例えば特開昭63−182617号公報
に記載のようにファラデー回転子からの反射を防止する
ため、ファラデー回転子の光入射面を凸面としていた。
また、第2の技術として、特開昭63−252497号公報に記
載のように光アイソレータ通過光を集光し光ファイバへ
結合する第2レンズは、光アイソレータ通過光に対して
位置調整後固定し、第2レンズに対し光ファイバを位置
調整後固定する構造となっていた。
によるLPF膜を使用し、ファラデー回転子を厚さ方向に
小型化した場合、反射を防止するために必要な凸面形状
の加工が不可能となる点につき配慮がされておらず、光
アイソレータ自身の反射を低減できないという問題があ
った。
る第2レンズの調整固定、第2レンズに対する光ファイ
バーの調整固定が必要であり、組立工数の低減、調整固
定箇所の低減の点につき配慮されておらず、加工費の増
加、調整固定部の位置ずれによる結合効率の変動要因の
増加の問題等があった。
あり、偏光子、ファラデー回転子、偏光子の光入出射面
が平行に設定された光アイソレータにおいても、各光入
出射面からの反射光が半導体レーザへ戻ることを防止
し、さらに光アイソレータに対する第2レンズの調整固
定を不要とする改良された光アイソレータ内蔵形半導体
レーザモジュールを提供することにある。
とファラデー回転子と検光子とから成る光アイソレータ
を内蔵する光アイソレータ内蔵形半導体レーザモジュー
ルにおいて、前記偏光子の光入射側にくさび形断面形状
を有する光学ガラス板を設けることにより、半導体レー
ザの光軸に対し光アイソレータの機械的中心軸が平行、
すなわち偏光子、ファラデー回転子、検光子の光入出射
面が光アイソレータに入射する平行光と垂直に設置され
た場合においても、前記くさび形断面形状を有する光学
ガラス板により光アイソレータに入射する平行光が屈折
することで偏光子、ファラデー回転子、検光子の光入出
射面に対し通過する平行光は垂直に通過しないため反射
光の半導体レーザへの戻りが低減される構成としたもの
である。
作業を削減するため、光アイソレータの検光子の光出射
側に結合用第2レンズを光アイソレータの光軸上にあら
かじめ設置したものである。
有する光学ガラス板は、偏光子の光入射面と対向する面
が偏光子の光入射面と平行に設置され、一方の面はくさ
び形断面形状で決まる傾斜角度θ1で傾斜して設置され
る。光アイソレータの機械的中心軸を平行、すなわち偏
光子、ファラデー回転子、検光子の光入出射面に対し垂
直に入射する第1レンズにより平行光とされた半導体レ
ーザ出射光は、くさび形断面形状光学ガラス板により屈
折し、偏光子、ファラデー回転子、検光子の光入出射面
に対し垂直ではなく、くさび形断面形状の傾斜角度θ1
とガラス板の屈折率により決まる角度で通過する。それ
によって、偏光子、ファラデー回転子、検光子の光入出
射面で生ずる反射光は半導体レーザへ戻ることが大幅に
低減される。
傾斜角度θ1は、基本的にわずかでも傾斜していればそ
れなりの効果が認められるが、実用的には1゜〜10゜
が、さらに好ましくは4゜〜5゜が望ましい。
じめ設置することで、光アイソレータを通過した平行光
に対し、第2レンズを位置調整固定する必要がなくな
り、組立工数の低減、位置調整を伴う固定部の削減が可
能となり、光結合系の安定化が可能となる。
明する。
モジュールの光学系を示す図である。
により平行ビーム3に変換される。平行ビーム3は、こ
の平行ビームに対しその垂直面が角度θ1だけ傾斜した
くさび形断面形状を有する屈折率nのガラス板4を通過
後、偏光子5と、ファラデー回転子6と、検光子7と、
永久磁石8とより成る光アイソレータ9(一点鎖線で囲
んだ領域)を通過し、集光用第2レンズ10により集光さ
れ、光ファイバ11に光結合される。ここで第1レンズ2
により変換された平行ビーム3は、ガラス板4に角度θ
1の傾斜角で入射する。このため平行ビーム3は屈折に
よりガラス板4より角度θ2 で出射し、偏光子5、ファラデー回転子6、検光子7に
角度θ2で入射する。このため偏光子5、ファラデー回
転子6、検光子7の各光入出射面で生ずる反射光の半導
体レーザ1への戻りが防止できる。
ータ内蔵形半導体レーザモジュールの全体構成を示す縦
断面図である。
と、モニタ用フォトダイオード12、温度検出用サーミス
タ13と共にステム14に搭載され、ステム14は、温度制御
用熱電子冷却素子15に搭載されている。偏光ガラスから
成る偏光子5、検光子7と、液相成長により生成された
LPE厚膜から成るファラデー回転子6と、その周囲に配
設されたリング状のSm−Co系永久磁石8とが保持部材2
2、22′に保持されて成る光アイソレータ9には、傾斜
角度θ1=4゜のくさび形断面形状光学ガラス板4を偏
光子5の光入射側に固定している。
第1の保持部品16に上記光アイソレータ9を固定し、光
アイソレータ9を平行ビーム3が通過する位置にステム
14を搭載した熱電子冷却素子15を固定している。集束形
ロッドレンズから成る第2レンズ10は、第2の保持部品
18に気密封止固定されており、気密パッケージ17に銀ロ
ウ付された第1の保持部品16に対し保持部品18を摺動さ
せ、光アイソレータ9を通過した平行ビームに対し第2
レンズ10を位置調整し、第1の保持部品16に第2の保持
部品18を例えばレーザビームで溶接固定する。光ファイ
バ11は、フェルール19に気密封止固定されており、第3
の保持部品20を第2の保持部品18に対し摺動させて位置
合わせし、フェルール19を第2の保持部品18に対し光軸
方向に位置合わせし、最適結合状態で各々をハンダ付け
固定して組立られる。なお、上記光アイソレータ9及び
気密パッケージ17内の空間には、乾燥した例えば窒素ガ
スのごとき不活性ガスが気密に充填されている。
び形断面形状光学ガラス板4とリング状永久磁石8と接
する面にメタライズが施されており、偏光ガラスから偏
光子5は保持部材22にPbO、B2O3から成る低融点ガラス
により気密封止固定される。ファラデー回転子6は、Sm
−Co系のリング状永久磁石8に同じくPbO、B2O3から成
る低融点ガラスにより固定されている。コバール又はセ
ラミックから成る保持部材23は、リング状永久磁石8と
第2レンズである外周面がメタライズされた集束形ロッ
ドレンズ10と接する面にメタライズが施されており、偏
光ガラスから成る検光子7が、PbO、B2O3から成る低融
点ガラスにより固定されている。上記の保持部材22と永
久磁石8と保持部材23を光アイソレータの機能を有する
よう調整した後、保持部材22と接する面にメタライズを
施したくさび形断面形状光学ガラス板4と集束形ロッド
レンズ10を所定の位置に装着し、上記低融点ガラスの融
点より低い溶融温度を存するハンダ材、本実施例の場合
は、Au−Snハンダを用いてくさび形断面形状光学ガラス
板4と保持部材22、保持部材22と永久磁石8と保持部材
23、保持部材23と集束形ロッドレンズ10とをハンダ付け
固定する。
ュアルインライン形気密パッケージ17に、銀ロウ付され
た第1の保持部品24に装着し、光アイソレータの組立に
用いたハンダ材の融点より低い溶融温度を有するハンダ
材、本実施例の場合はPbSn共晶ハンダを用いてハンダ付
固定する。半導体レーザ1、球レンズから成る第1レン
ズ2、モニタ用フォトダイオード12、温度検出用サーミ
スタ13の搭載されたステム14を搭載した熱電子冷却素子
15を、第1レンズ2により平行ビームに変換された半導
体レーザ光が光アイソレータ9を通過し、第2レンズ10
によりほぼ光軸上に集光される位置に気密パッケージ17
の内壁面上にハンダ付け固定する。光ファイバ11の気密
封止固定されたフェルール19を保持部品20に対し光軸方
向に、第3の保持部品20を第1の保持部品24に対し摺動
させて光軸に対し垂直方向に位置合わせし、最適結合状
態でフェルール19と第3の保持部品20をハンダ付け固定
し、保持部品20を保持部品24に対して例えばレーザビー
ムにより溶接固定して組立られている。この場合、第2
レンズ10があらかじめ光アイソレータ9と一体に組立済
であるため、光アイソレータ通過光に対する第2レンズ
10の位置調整を伴う固定が不要となる。
θ1を半導体レーザ1の活性層25の水平方向Xに対し設
定した場合の拡大図である。
は、同図に示すように活性層25の水平方向Xに短軸、垂
直方向Yに長軸を持つ楕円パターンとなる。これは水平
方向Xの方が垂直方向Yより出射角が小さいことを示し
ている。くさび形断面形状光学ガラス板4の傾斜角θ1
をX方向に対し傾斜させ、Y方向に平行となる向きに設
けることで反射防止の効果が大となる。
光学ガラス板の無い場合の半導体レーザの相対雑音強度
−90〜−110dB/Hzに対し、−140〜−150dB/Hzと良好な
近端反射雑音低減の効果が得られた。
に組立る例においては、第2レンズの光アイソレータに
対する位置調整が不要となり、組立工数の低減と位置合
わせを伴う固定部を1ヶ所削除できるため、位置調整固
定部の経時的位置ずれによる結合損失変動の低減が可能
となる。
ンズに集束形ロッドレンズを用いた例を示したが、本発
明においてはこれらの実施例に限らず、同様の光学的機
能を有するレンズも使用可能であり、また、部品を接続
固定する低融点ガラスについてもPbO、B2O3から成るガ
ラスは一例でありこれに限定されるものではない。
ラス板の屈折により、ガラス板の光入出射面、偏光子、
ファラデー回転子、検光子の光入出射面で生ずる反射光
の半導体レーザへの戻り光を、半導体レーザの光軸に対
し、光アイソレータ自体の機械的中心軸を傾けることな
く防止することが可能であり、組立性を存なうことなく
光アイソレータからの近端反射を防止した光アイソレー
タ内蔵形半導体レーザモジュールを実現することができ
る。
機物が使用されず、光アイソレータ自身を気密封止構造
と出来るため、耐環境性が増し、信頼性が大きく向上可
能である。また、組立に有機物が使用されていないた
め、有機物の半導体レーザへの悪影響がなく、半導体レ
ーザと同一の気密パッケージに光アイソレータを内蔵す
ることが可能となり小型化の達成が容易となる。
ジュールの光学系を示す構成図、第2図は、本発明の一
実施例を示す光アイソレータ内蔵形半導体レーザモジュ
ールの縦断面図、そして第3図及び第4図は、本発明の
異なる他の実施例を示す光アイソレータ内蔵形半導体レ
ーザモジュールの縦断面図及び光学系を示す斜視図であ
る。 <符号の説明> 1……半導体レーザ、2……第1レンズ、3……平行光
(平行ビーム)、4……くさび形断面形状光学ガラス
板、5……偏光子、6……ファラデー回転子、7……検
光子、8……永久磁石、9……光アイソレータ、10……
第2レンズ、11……光ファイバ、12……モニタ用フォト
ダイオード、13……温度検出用サーミスタ、14……ステ
ム、15……熱電子冷却素子、16、18、20……保持部品、
17……デュアルインライン形気密パッケージ、19……フ
ェルール、21……キャップ、22、22′……保持部材、23
……保持部材、24……保持部品、25……半導体レーザ活
性層、26……半導体レーザ遠視野像、27……平行ビーム
パターン、
Claims (6)
- 【請求項1】偏光子と、ファラデー回転子と、検光子と
から成る光アイソレータと半導体レーザとを少なくとも
気密パッケージ内に収納して成る光アイソレータ内蔵形
半導体レーザモジュールにおいて、前記光アイソレータ
を構成する偏光子の光入射側に断面形状がくさび形状を
有する光学ガラス板を配設すると共に、前記半導体レー
ザと前記半導体レーザ出射光を平行光とする第1レンズ
と前記光アイソレータを通過した平行光を集光し光ファ
イバへ光結合する第2レンズと光ファイバとを収納する
前記気密パッケージ内の前記第1レンズと第2レンズと
の間に、前記光アイソレータを配設して成る光アイソレ
ータ内蔵形半導体レーザモジュール。 - 【請求項2】上記光アイソレータが、上記検光子の光出
射側に第2レンズを具備し、上記第1レンズと上記光フ
ァイバとの間に前記光アイソレータを配設して成る請求
項1記載の光アイソレータ内蔵形半導体レーザモジュー
ル。 - 【請求項3】上記光アイソレータの偏光子を保持する保
持部材の光入射側に配設されたくさび形断面形状を有す
る光学ガラス板が、前記偏光子を保持する保持部材に気
密封止固定されて成る請求項1記載の光アイソレータ内
蔵形半導体レーザモジュール。 - 【請求項4】上記光アイソレータの検光子を保持する保
持部材の光出射側に配設された第2レンズが、前記検光
子の保持部材に気密封止固定されて成る請求項2記載の
光アイソレータ内蔵形半導体レーザモジュール。 - 【請求項5】上記光アイソレータを構成する偏光子と検
光子とファラデー回転子が、各々を保持する保持部材に
低融点ガラスにより固定されて成る請求項1記載の光ア
イソレータ内蔵形半導体モジュール。 - 【請求項6】上記くさび形断面形状を有する光学ガラス
板が半導体レーザの活性層の水平方向に対し傾斜し、前
記活性層の垂直方向に対し平行となる向きに配設されて
成る請求項1もしくは2記載の光アイソレータ内蔵形半
導体レーザモジュール。
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