JP2902882B2 - 光コネクタ付半導体レーザ装置 - Google Patents

光コネクタ付半導体レーザ装置

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JP2902882B2 JP4332677A JP33267792A JP2902882B2 JP 2902882 B2 JP2902882 B2 JP 2902882B2 JP 4332677 A JP4332677 A JP 4332677A JP 33267792 A JP33267792 A JP 33267792A JP 2902882 B2 JP2902882 B2 JP 2902882B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザと光ファイ
バとを光学的に結合させる光コネクタ付の半導体レーザ
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体レーザから発生する光はあ
る角度を存して拡がる性質を有している。このため所定
の距離をおいて半導体レーザからの光を光ファイバに効
率よく導くために中間レンズを使用し、半導体レーザか
らの光を損失を最小限に抑えて光ファイバに誘導する手
段が用いられている。
【0003】ところで従来よりかかる中間レンズを半導
体レーザに装着する方法としては、例えば図7に示すよ
うなウィンドウ型のレーザダイオード101を用いて該
レーザダイオード101の拡散光をレンズホルダ102
に内蔵されたレンズ群によって直線光に変換し、これを
光ファイバケーブル103のコネクタ部104に導く方
法や、前記レーザダイオード101の発光部を覆うキャ
ップをベース105に固着して設け、このキャップに前
記レンズホルダ102を固着したもの等が利用されてい
た。尚図7において106は前記レーザダイオード10
1のパッケージの一部を構成するウィンドウ107の形
成された蓋体、108、109は前記ベース105を貫
通してレーザチップ110に電源を供給するリードであ
る。
【0004】しかしながら上記の従来の方法においては
半導体レーザのチップ110とレンズ群、及びレンズ群
と光ファイバとの光軸を同一にし、且つレンズ群の両側
の焦点位置に夫々半導体レーザのチップ110と光ファ
イバの受光面を精度良く配置することが難しく、これら
部品の結合効率を多少犠牲にするか、あるいは半導体レ
ーザの外部、内部に何らかの光軸及び間隔の調整手段を
設ける必要があり構造が複雑になるという問題点があっ
た。
【0005】
【考案が解決しようとする課題】上記の従来技術の問題
は半導体レーザと光ファイバとの結合効率を上げるため
半導体レーザから広い角度で発生する光を光ファイバに
導こうとした場合に顕著となり、高精度位置決め可能な
レンズ群の装着機構が必要となる。
【0006】そこで本発明は上記従来技術の問題点に鑑
み、光軸調節機構無しに半導体レーザと光ファイバを効
率よく結合させるための高精度位置決めが可能なレンズ
群の装着機構を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、べースと、該
ベースに固定されるブロックと、該ブロックに固着され
た半導体レーザ素子と、下端部が該半導体レーザ素子と
所定の間隔を存するように前記ベース上に配置されると
ともに上端部に光ファイバを誘導するコネクタ部を形成
してなるレンズホルダと、該レンズホルダの予め定めら
れた位置に固着され前記半導体レーザ素子の発する光を
前記光ファイバに誘導するためのレンズ群と、前記半導
体レーザ素子を覆うとともに前記レンズホルダを前記半
導体レーザと前記所定の間隔を存するように前記ブロッ
クの上面とレンズホルダの下面を当接させてベース上に
固着する蓋体とよりなる。
【0008】
【作用】上記構成によれば光ファイバのコネクタとレン
ズホルダとが一体構造となっているため、光ファイバと
レンズ群との光軸及び間隔のずれはレンズホルダの寸法
公差のみに依存することになり、また半導体レーザ素子
とレンズ群との間隔のずれもブロックの上面とレンズホ
ルダの下面とを当接させることによりレンズホルダの寸
法公差のみに依存することになる。
【0009】
【実施例】以下本発明の光コネクタ付半導体レーザ装置
をその一実施例について図面に基づいて詳細に説明す
る。
【0010】[第1実施例] 図1は第1実施例の上面
図(a)、b−b断面図(b)を示す。同図において1
は図示しない板状ペルチェ素子等の冷却部材に取り付け
られ15℃に冷却されるFeを素材とするベース、2は
該ベース1に設けた図示しない孔に圧入されるCuを素
材とするブロック、3は前記ベース1に設けた小孔を貫
通してガラス絶縁封入材4によって封緘されるリード、
5は前記ブロック2の上方側面の適当な位置に固着され
た半導体レーザ素子としてのレーザダイオード(出力2
W)、6は前記ベース1に溶接により固着される通称コ
バール(Fe−Ni合金)を素材とする蓋体としてのキ
ャップ、7は該キャップ6の中央開孔部に保持固定され
るステンレス製のレンズホルダ、8、9は該レンズホル
ダ8に内蔵される球面レンズ及びセルフォックレンズ、
10、10は前記キャップ6とレンズホルダ7との気密
性を高めるためのゴム製Oリングである。
【0011】尚、前記ベース1とキャップ6とは該キャ
ップ6の下端面に形成された突起61、62を介して電
気溶接等の手段によって気密的に溶接される。また、前
記レーザダイオード5とリードとはワイヤーボンディン
グ等の手段によって結線される。更に、前記キャップ6
の上部には外ねじが切られたFCコネクタの一方のコネ
クタ部63が形成されている。
【0012】かかる構成において前記キャップ6は光コ
ネクタのフランジを兼用しており、該キャップ6とベー
ス1とを溶接する工程において溶接治具上でレーザダイ
オード5とレンズ8、9との光軸調整を行う。ここでレ
ンズ8、9を用いるのは1個のレンズではレーザダイオ
ード5の光(拡がり角度80度)をファイバの受光面に
十分集光することができないため、球レンズ9でまず拡
散光を平行光にし更にセルフォックレンズ8でこの平行
光を焦点に集めるようにする。
【0013】また固定前のレンズホルダ7は前記キャッ
プ6に対して軸方向(図1の上下方向)に滑動可能とさ
れ、前記キャップ6の溶接時にその突起61、62が潰
れてキャップ6の軸方向の長さが変化しても、光ファイ
バ装着時にはレンズホルダ7の下端面とブロック2の上
端面とが接触し、レーザダイオード5とレンズ8、9と
の間隔をレンズホルダ6の寸法公差のみに依存した所定
の距離に保つことができるようにしている。
【0014】[第2実施例] 図2は第2実施例の上面
図(a)、b−b断面図(b)を示す。そして前記第1
実施例と同じ構成要素には同一の符号を付し、詳細な説
明は省略する。同図において第1実施例と異なる点はキ
ャップ6をフランジ64とキャップ65に分割し、フラ
ンジ64にレンズホルダ7を装着し、キャップ65をベ
ース1に溶接により固着せしめ、これらフランジ64と
キャップ65とをねじ66、66により互いに固定す
る。尚、11、11はこれらフランジ64とキャップ6
5との気密性を保持するためのゴム製Oリングである。
【0015】かかる構成においてキャップ65とベース
1の溶接後にキャップ65とフランジ64を接続するね
じ66、66によってレンズ8、9とレーザダイオード
5との光軸の調整を行いつつ固定する。この実施例にお
いても前記第1実施例と同様にレンズホルダ7が軸方向
に滑動できる構造となっており、光ファイバの装着時に
レンズホルダ7の下端面がブロック2の上端面に接触
し、レーザダイオード5とレンズ8、9との間隔をレン
ズホルダ7の寸法公差のみに依存した所定の距離に保つ
ことが可能となる。
【0016】[第3実施例] 図3は第3実施例の上面
図(a)、b−b断面図(b)を示す。そして前記第1
及び第2実施例と同じ構成要素には同一の符号を付し、
詳細な説明は省略する。同図において第1実施例と異な
る点はレンズとしてレンズホルダ7底面のφ0.35m
m程度の透孔71にセルフォックマイクロレンズ81を
埋設せしめ、該レンズ81とレーザダイオード5との間
隔を50μm程度の微小間隔にしたこと、及びキャップ
6を溶接ではなくねじ66を介してベース1に固定した
ことである。尚12、12はキャップ6とベース1との
気密性を確保するためのゴム製Oリングである。
【0017】かかる構成においてキャップ6とベース1
を止めるねじでレンズ81とレーザダイオードとの光軸
調整が行える。この場合第1実施例や第2実施例のよう
に溶接工程においてキャップ2の軸方向の長さに狂いを
生じることはなく、組立時にOリング12、12の弾性
力によってブロック2とレンズホルダ7とを接触させる
ことにより、レーザダイオード5とレンズ81との距離
をレンズホルダ7の寸法公差のみに依存させ、ブロック
2やキャップ6の寸法公差による影響を取り除くことが
可能となる。
【0018】また本実施例のようにレンズ81をレーザ
ダイオード5のかなり近くまで接近させることにより、
該レーザダイオード5から拡散して発光する光を広範囲
にレンズ81に取り入れることが可能となり、光ファイ
バへの伝送効率が向上する結果となる。
【0019】[第4実施例] 図4はさらに第4実施例
の上面図(a)、b−b断面図(b)を示し、第3実施
例とはキャップ6のベース1のねじ止めの代わりに、第
1及び第2実施例で説明した溶接を利用した点のみが異
なる実施例である。
【0020】次に上記の第1〜第4実施例で得られた光
コネクタ付半導体レーザの応用例を説明する。
【0021】図5は半導体レーザを用いたリフロ−装置
に用いられるレーザ発振ユニット50の構成を示す図で
あり、各レーザダイオード51から出た光は複数個のレ
ンズ群52により集光させられて複数個のFCコネクタ
53に入力され、これらを集めたバンドルファイバ54
を介してヘッド部55に入射される。ヘッド部55には
集光レンズ56が配置されており、前記バンドルファイ
バ54の出射端から出た光を集光して高出力のレーザ光
を出力する。このヘッド部55は図6に示されるような
レーザリフロー装置80のヘッド部として用いられる。
図6において、スカラーロボット81のアームに前記ヘ
ッド部55と半田供給部82とが装着され、半田供給部
82へはディスペンサ制御ユニット83の働きにより適
量の半田が常時半田供給部82へ供給される。前記レー
ザ発振ユニット50、ディスペンサ制御ユニット83及
びスカラ−ロボット81はロボット制御ユニット84に
よってON/OFF制御が行われる。また特にレーザ発
振ユニット50はこのロボット制御ユニット84によっ
てその出力がL(低)、M(中間)、H(高)と3段階
に切り換えができる。そしてスカラーロボット81の場
合は該ロボット制御ユニットによってアームの操作が制
御されると共に該スカラーロボット81から各操作手順
の進行に相当する信号がロボット制御ユニット84にフ
ィードバックされかかるフィードバック信号が次のロボ
ット制御ユニット84による各種制御に反映される。さ
らに前記ロボット制御ユニット84は通信ケーブル85
によって接続されたパーソナルコンピュータ86によっ
てその動作が制御される。
【0022】尚、本発明の光コネクタ付半導体レーザ装
置は上述の第1〜第4実施例に限定されるものではな
く、種々の変更が可能である。例えば組立工程の都合に
よってはレンズホルダ7とブロック2を単に接触させる
だけではなく、接着剤を用いて仮固定したり、レーザや
電気によって溶接しても良く、またレーザダイオード5
の取付位置もその発光面をブロック2の端面と同一とせ
ず、ある一定の位置においてその分レンズホルダ7の長
さを短くすることも可能である。
【0023】
【発明の効果】本発明は以上述べたように光ファイバと
レンズの光軸及び間隔、並びに半導体レーザのチップと
レンズとの間隔がレンズホルダの寸法のみに依存して決
定できるため、光軸及び間隔調整のための機構と工程が
不要になり、小型で生産性が高く、且つ結合効率性能の
ばらつきが少ない低コストの光コネクタ付の半導体レー
ザ装置を簡便に構成することが可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明光コネクタ付半導体レーザ装置の第1実
施例を示す上面図(a)、断面図(b)である。
【図2】本発明光コネクタ付半導体レーザ装置の第2実
施例を示す上面図(a)、断面図(b)である。
【図3】本発明光コネクタ付半導体レーザ装置の第3実
施例を示す上面図(a)、断面図(b)である。
【図4】本発明光コネクタ付半導体レーザ装置の第4実
施例を示す上面図(a)、断面図(b)である。
【図5】本発明光コネクタ付半導体レーザ装置を用いた
レーザ発振ユニットのヘッド部の一実施例を示す図であ
る。
【図6】本発明光コネクタ付半導体レーザ装置を用いた
レーザリフロー装置のシステム構成図である。
【図7】従来のレーザ発振ユニットのヘッド部を示す図
である。
【符号の説明】
1 ベース 2 ブロック 3 リード 5 レーザダイオード 6 キャップ 7 レンズホルダ 8 セルフォックレンズ 9 球レンズ 63 コネクタ部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 べースと、該ベースに固定されるブロッ
    クと、該ブロックに固着された半導体レーザ素子と、下
    端部が該半導体レーザ素子と所定の間隔を存するように
    前記ベース上に配置されるとともに上端部に光ファイバ
    を誘導するコネクタ部を形成してなるレンズホルダと、
    該レンズホルダの予め定められた位置に固着され前記半
    導体レーザ素子の発する光を前記光ファイバに誘導する
    ためのレンズ群と、前記半導体レーザ素子を覆うととも
    に前記レンズホルダを前記半導体レーザと前記所定の間
    隔を存するように前記ブロックの上面とレンズホルダの
    下面を当接させてベース上に固着する蓋体とよりなる光
    コネクタ付半導体レーザ装置。
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JP2005268361A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Pioneer Electronic Corp 光ピックアップ装置
JP5851661B1 (ja) * 2014-09-25 2016-02-03 オリンパス株式会社 光送受信ユニット
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CN110658598A (zh) * 2019-09-24 2020-01-07 中国人民解放军国防科技大学 一种光斑压缩耦合准直器

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