JP2828025B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents

半導体レーザモジュール

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光情報処
理等に用いて好適な半導体レーザモジュールに関し、特
に冷却素子によって温度を調整された半導体レーザから
射出する光ビームを、光ファイバに光学的に結合させる
半導体レーザモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザモジュールは、光ファイバ
伝送装置等に使用される信号光源として広く使用されて
いる。近時、光ファイバ伝送装置においては、装置の小
型化が進んでおり、回路基板の高集積化が要請されてい
る。これに伴い、回路基板に組み込まれる各種部品が小
型化し、高さも低くなっている。そして、このような部
品との関係で、半導体レーザモジュールにおいても、特
に、その薄型化が求められるに至っている。
【０００３】図２は、特開平４−３５５７０６号公報に
提案されている従来の薄型化を目的とした半導体レーザ
モジュールの構造を示したものである。
【０００４】図２を参照して、半導体レーザモジュール
１０のモジュールパッケージ１１の側壁部位１１Ｆに
は、光信号を伝達するための光ファイバ１２の一端部が
ＹＡＧレーザ溶接固定されている。モジュールパッケー
ジ１１の内部底面１１Ｂには電子冷却素子１３が半田固
定されている。電子冷却素子１３は、上部絶縁板１３Ｕ
と下部絶縁板１３Ｄに、金属導体パターンを薄膜または
厚膜で形成し、複数個の電子冷却素子単体１３Ｍを挟み
込んで半田により直列に配線固定されている。電子冷却
素子１３の上部絶縁板１３Ｕの上面には蒸着またはめっ
きで２種類の金属パターンが形成されている。その形成
された金または半田めっき等の金属パターンの上には、
基板１４を介して半導体レーザ１５が半田固定されてお
り、もう１種類の不純物の少ないニッケルめっきを数１
０μｍと厚付けされた金属パターンの上には、半導体レ
ーザ１５から射出された光ビームを光ファイバ１２に光
学的に結合させるためのレンズ１６がＹＡＧレーザ溶接
固定されている。
【０００５】このように、従来の半導体レーザモジュー
ル１０においては、電子冷却素子１３の高さｈ１１にレ
ンズ１６の高さｈ１２を加えた高さがモジュールパッケ
ージ１１内の部品全体の高さｈ１３となり、この高さｈ
１３でモジュールパッケージ１１の高さｈ１４が決ま
り、レンズ１６をＹＡＧレーザ溶接固定するための金属
基板を金属パターンとしたことにより、モジュールパッ
ケージ１１の高さを低くしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示した上記従来の半導体レーザモジュールの構造におい
ては、下記記載の問題点を有している。
【０００７】その第１の問題点は、半導体レーザモジュ
ール１０の高さｈ１４が、モジュールパッケージ１１内
の部品の高さ（電子冷却素子１３の高さｈ１１、レンズ
１６の高さｈ１２）により、制限されるということであ
る。すなわち、電子冷却素子１３の高さｈ１１にレンズ
１６の高さｈ１２を加えた高さよりも、モジュールパッ
ケージ１１内の部品全体の高さｈ１３を低くすることが
原理的に不可能である。
【０００８】そして、この理由は、電子冷却素子１３の
上部絶縁体１３Ｕの上面にレンズ１６を載置したことに
よるものである。
【０００９】第２の問題点は、電子冷却素子１３の上部
絶縁体１３Ｕの上面に形成した金属パターンの上に、レ
ンズ１６を直接ＹＡＧレーザ溶接固定していることであ
る。このため、上部絶縁板１３Ｕの上面に形成された金
属パターン上に直接ＹＡＧレーザ溶接することは、非常
に困難であり、金属の基板上にＹＡＧレーザ溶接固定す
るよりも、ＹＡＧレーザ溶接における強度的な信頼性に
不安がある。
【００１０】その理由は、レンズ１６をＹＡＧレーザ溶
接固定するための金属基板を、金属パターンとしたこと
による。
【００１１】従って、本発明は、上記問題点を解消すべ
く為されたものであって、その目的は、レンズの高さに
よる半導体レーザモジュールの高さの制限を回避して、
半導体レーザモジュールの高さを低くし、更なる薄型化
を達成可能とした半導体レーザモジュールを提供するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、半導体レーザモ
ジュールの高さｈを低くしても、信頼性の確保された半
導体レーザモジュールを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体レーザモジュールは、モジュー
ルパッケージと、半導体レーザと、前記半導体レーザを
一側端近傍表面上に搭載する基板と、折曲部を境として
上段部とこれに垂直な下段部とを有し、前記下段部はそ
の下面が前記基板に固定され、前記上段部は前記折曲部
から前記基板上方を前記基板の前記一側端を超えるまで
延在されてなるレンズ支持部材と、前記モジュールパッ
ケージの内部底面にその下面を固定しその上面を前記基
板の下面に固定した温度調整用の温度調整素子と、前記
モジュールパッケージのレーザ光の照射される側壁部位
にその一端部を固定した光ファイバと、前記レンズ支持
部材の前記上段部の下面側に前記基板の一側端を超えた
位置で固定され前記半導体レーザと前記光ファイバを光
学的に結合するレンズと、を具備し、前記レンズの下面
が前記基板の上面よりも低くなるように前記レンズ支持
部材が配置されてなることを特徴とする。
【００１３】このように、本発明は、半導体レーザを一
側端近傍表面上に載置する基板と、前記基板の下面に配
置される温度調整素子と、前記基板上方を架空し前記基
板の一側端を超えた所定位置まで延在されてなる拡延部
と前記基板表面に固定され該拡延部を支持する基部とを
含むレンズ支持部材と、前記レンズ支持部材の拡延部の
端部近傍に上端側が固定され前記半導体レーザと光ファ
イバとを光学的に結合するレンズと、をパッケージ内に
備え、前記レンズの下端側が前記基板の上面よりも低く
されたことを特徴としたものであり、モジュールパッケ
ージの内部底面からレンズの上端までの高さを従来例よ
りも大幅に低くすることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に説明する。図１を参照して、本発明の
実施の形態において、半導体レーザモジュール２０は、
モジュールパッケージ２１と、曲折した部分を境として
平面状の上段部２７Ｕとこれに垂直な下段部２７Ｄとを
有するレンズ支持部材２７と、レンズ支持部材２７の下
段部２７Ｄの下面に固定した基板２４と、モジュールパ
ッケージ２１の内部底面２１Ｂにその下面を例えば半田
固定により固定しその上面を基板２４の下面に半田固定
した温度調整用の温度調整素子２３と、基板２４の上面
の一側端近傍に固定されレーザ光を射出する半導体レー
ザ２５と、モジュールパッケージ２１のレーザ光の照射
される側壁部位２１Ｆにその一端部を固定した光ファイ
バ２２と、レンズ支持部材２７の上段部２７Ｕの下面に
固定され半導体レーザ２５と光ファイバ２２とを光学的
に結合するレンズ２６と、を具備してなるものである。
【００１５】本発明の実施の形態においては、レンズ
は、前記従来技術のように基板２４上に載置されるので
はなく、レンズ支持部材２７の上段部２７Ｕの下面に固
定され、このレンズ支持部材２７は、基板２４上に固定
されている。そして、基板２４は、温度調整素子２３の
上面に半田固定されている。
【００１６】このように、本発明の実施の形態において
は、レンズ支持部材２７によりレンズ２６を上方側から
架設支持するような構成としたことにより、レンズ２６
の下端は、基板２４の上面よりも低い位置に配置するこ
とが可能となり、モジュールパッケージ２１の内部底面
２１Ｂからレンズ２６の上端までの高さを、従来よりも
大幅に低くすることができる。
【００１７】また、本発明においては、図１に示すよう
に、レンズ２６の下端はモジュールパッケージ２１の内
部底面２１Ｂと所定の間隔離間して非接触状態にて配置
されており、これにより、レンズ２６とモジュールパッ
ケージ２１の間で直接的に熱が伝導することがなく、半
導体レーザモジュールの冷却能力の劣化を防ぐことが可
能になる。
【００１８】そして、温度調整素子２３は半導体レーザ
２５を電子的に冷却するための電子冷却素子からなる。
この温度調整素子２３は、冷却素子としての作用を行う
のみでなく、必要に応じてその一部又は全部を加熱素子
として作用させるようにしてもよいことは勿論である。
【００１９】また、本発明の実施の形態の変形として、
図１に示したレンズ支持部材２７の下段部２７Ｄの下面
を基板２４上に固定する代わりに、温度調整素子２３
（例えば温度調整素子の上基板）の上に固定するような
構成としても、同様の作用効果を奏する。
【００２０】
【実施例】上記した本発明の実施の形態をより詳細に説
明すべく、本発明の実施例を以下に説明する。
【００２１】図１は、本発明に係る半導体レーザモジュ
ールの構造の一実施例を示したものである。図１を参照
して、本実施例の半導体レーザモジュール２０において
は、モジュールパッケージ２１の側壁部位２１Ｆには、
光信号を伝達するための光ファイバ２２の一端部がＹＡ
Ｇレーザ溶接固定されている。
【００２２】モジュールパッケージ３１の内部底面２１
Ｂには、ペルチェ素子等からなる電子冷却素子２３が半
田固定されている。そして、電子冷却素子２３の上面に
は、基板２４が半田固定されている。基板２４の上面の
一端近傍には半導体レーザ２５が半田固定されている。
【００２３】半導体レーザ２５から射出された光ビーム
を光ファイバ２２に光学的に結合させるためのレンズ２
６は、Ｌ字状に曲折した部分を境として例えば平板状の
上段部２７Ｕとこれに垂直な下段部２７Ｄとを有するレ
ンズ支持部材２７の上段部２７Ｕの下面に好ましくはＹ
ＡＧレーザ溶接固定されている。そして、基板２４の上
面には、レンズ支持部材２７の下段部２７Ｄの下面がＹ
ＡＧレーザ溶接固定されている。
【００２４】レンズ２６の光軸は、半導体レーザ２５か
ら出射された光ビームと一致するように設定され、レン
ズ２６の下面は、モジュールパッケージ２１の内部底面
２１Ｂと非接触の状態となっている。そして、光ファイ
バ２２の固定位置は、その光軸が半導体レーザ２５の射
出部の高さと一致するように設定されている。
【００２５】このような構成の半導体レーザモジュール
２０において、半導体レーザ２５と光ファイバ２２とは
レンズ２６を介して光学的に結合している。また、半導
体レーザ２５は基板２４を介して電子冷却素子２３によ
って放熱され、所望の温度に保たれるようになってい
る。
【００２６】しかも、本実施例の半導体レーザモジュー
ル２０においては、基板２４にレンズ支持部材２７が固
定されており、レンズ支持部材２７の下段部２７Ｄの高
さｈ２１によっては、電子冷却素子２３の高さｈ２３に
レンズ２６の高さｈ２４を単純に加えた高さよりも、モ
ジュールパッケージ２１内の部品全体の高さｈ２２を大
幅に低くすることができる。
【００２７】したがって、モジュールパッケージ２１内
の電子冷却素子２３等の各種部品の選択の自由度が増
し、また性能的にも部品の信頼性の点でも余裕を持たせ
ることができる。もちろん、各種部品の高さを限界値に
設定することで半導体レーザモジュール２０の高さを大
幅に改善することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、レンズは基板上ではなく、レンズ支持部材
の上段部の下面に固定され、このレンズ支持部材は、基
板上に固定され、基板は、温度調整素子の上面に固定さ
れており、このような構成により、レンズの下面にはレ
ンズ支持部材によって基板の上面より低い位置に配置で
き、モジュールパッケージの内部底面からレンズの上端
までの高さを従来例よりも大幅に低くすることが可能に
なる。
【００２９】このため、請求項１記載の発明によれば、
モジュールパッケージ内の各構成部品の性能や寸法に余
裕を持たせながら、半導体レーザモジュールの高さを低
くし、経済性と伝送装置の小型化に寄与することができ
る。また、個々の構成部品の薄型化を図ることにより、
半導体レーザモジュールの薄型化を一層促進することが
できる。
【００３０】また、請求項２記載の発明によれば、レン
ズの下端はモジュールパッケージの内部底面と所定の間
隔を置いて非接触とされており、このため、レンズとモ
ジュールパッケージの間で直線的に熱が伝導することが
なく、半導体レーザモジュールの冷却能力の劣化を防ぐ
ことができると共に、温度調整素子を薄型化にすること
ができる。さらに、請求項３から６のいずれか一に記載
の発明においても、上記した各効果を奏するものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における半導体レーザモジ
ュールの概略構成を示した図である。
【図２】従来の薄型化を目的とした半導体レーザモジュ
ールの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
２０ 半導体レーザモジュール ２１ モジュールパッケージ ２１Ｆ 側壁部位 ２１Ｂ 内部底面 ２２ 光ファイバ ２３ 電子冷却素子 ２４ 基板 ２５ 半導体レーザ ２６ レンズ ２７ レンズ支持部材 ２７Ｕ 上段部 ２７Ｄ 下段部 ｈ２１ 下段部の高さ ｈ２２ 部品全体の高さ ｈ２３ 電子冷却素子の高さ ｈ２４ レンズの高さ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】モジュールパッケージと、半導体レーザと、 前記半導体レーザを一側端近傍表面上に搭載する基板
    と、 折曲部を境として上段部とこれに垂直な下段部とを有
    し、前記下段部はその下面が前記基板に固定され、前記
    上段部は前記折曲部から前記基板上方を前記基板の前記
    一側端を超えるまで延在されてなるレンズ支持部材と、 前記モジュールパッケージの内部底面にその下面を固定
    しその上面を前記基板の下面に固定した温度調整用の温
    度調整素子と、 前記モジュールパッケージのレーザ光の照射される側壁
    部位にその一端部を固定した光ファイバと、 前記レンズ支持部材の前記上段部の下面側に前記基板の
    一側端を超えた位置で固定され前記半導体レーザと前記
    光ファイバを光学的に結合するレンズと、 を具備し、 前記レンズの下面が前記基板の上面よりも低くなるよう
    に前記レンズ支持部材が配置されてなることを特徴とす
    る半導体レーザモジュール。
  2. 【請求項２】前記レンズの下面が、前記モジュールパッ
    ケージの内部底面と所定の間隔を置いて非接触状態で配
    置されてなることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
    ーザモジュール。
  3. 【請求項３】前記温度調整素子が、前記半導体レーザを
    電子的に冷却するための電子冷却素子であることを特徴
    とする請求項１記載の半導体レーザモジュール。
  4. 【請求項４】半導体レーザを一側端近傍表面上に載置す
    る基板と、 前記基板の下面に配置される温度調整素子と、 前記基板上方を架空し前記基板の前記一側端を超えた所
    定位置まで延在されてなる拡延部と、前記基板表面に固
    定され前記拡延部を支持する基部と、を含むレンズ支持
    部材と、 前記レンズ支持部材の前記拡延部の端部近傍に上端側が
    固定され前記半導体レーザと光ファイバとを光学的に結
    合するレンズと、 をパッケージ内に備え、前記レンズの下端側が前記基板
    の上面よりも低くされたことを特徴とする半導体レーザ
    モジュール。
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