JP3470614B2 - Light emitting device module - Google Patents
Light emitting device moduleInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子と、回折
格子が内蔵された光ファイバとを備えて構成され、発光
素子と回折格子との間で共振器を構成する発光素子モジ
ュールに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting element module which comprises a light emitting element and an optical fiber having a built-in diffraction grating, and constitutes a resonator between the light emitting element and the diffraction grating. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】発光素子と、回折格子が内蔵された光フ
ァイバとを備えて構成される発光素子モジュールは、例
えば、光通信分野における信号用光源や光ファイバ増幅
器の励起用光源として広く用いられている。2. Description of the Related Art A light emitting device module including a light emitting device and an optical fiber having a built-in diffraction grating is widely used, for example, as a signal light source or an optical fiber amplifier excitation light source in the field of optical communication. ing.
【０００３】かかる発光素子モジュールは、例えば特開
平９−２４６６４５号公報に記載されているように、半
導体発光素子の一方の端面（光出射端面）に、回折格子
が内蔵された光ファイバの先端を対向させて配置した構
成となっており、半導体発光素子の他方の端面と光ファ
イバ内の回折格子との間で共振器を構成し、レーザ光を
発するものである。In such a light emitting device module, as described in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-246645, one end face (light emitting end face) of a semiconductor light emitting device is provided with a tip of an optical fiber having a built-in diffraction grating. The resonators are arranged so as to face each other, and a resonator is formed between the other end surface of the semiconductor light emitting element and the diffraction grating in the optical fiber to emit laser light.
【０００４】また、上記半導体発光素子の光出射端面と
光ファイバの先端とを対向させるには、例えば米国特許
４８６５４１０号公報に記載されているような構成が採
用される。すなわち、半導体発光素子をハウジング内に
設けられた台座上に固定するとともに、光ファイバの先
端部分に設けられたフェルールをワッシャに挿入して固
定し、当該ワッシャをハウジングに固定することで、半
導体発光素子に対する光ファイバ先端の位置決めが行わ
れる。尚、フェルールとハウジングとを直接固定しない
のは、半導体発光素子に対する光ファイバ先端の位置の
微調整を可能とするためで、フェルールとワッシャ、及
び、ワッシャとハウジングとは、数点をスポット溶接す
ることによって固定される。Further, in order to make the light emitting end face of the semiconductor light emitting element and the tip of the optical fiber face each other, for example, a structure as described in US Pat. No. 4,865,410 is adopted. That is, the semiconductor light emitting device is fixed on the pedestal provided in the housing, and the ferrule provided at the tip of the optical fiber is inserted into the washer to be fixed, and the washer is fixed to the housing. Positioning of the optical fiber tip with respect to the device is performed. The reason why the ferrule and the housing are not directly fixed is to enable fine adjustment of the position of the optical fiber tip with respect to the semiconductor light emitting element. The ferrule and the washer, and the washer and the housing are spot-welded at several points. Fixed by that.
【０００５】また、上記発光素子モジュールにおいて
は、半導体発光素子と光ファイバ内のの回折格子との間
でレーザ光を発振させるため、当該光ファイバの先端部
分の発熱が大きく、この発熱によってフェルールの温度
も上昇する。そこで、これらの温度上昇を効果的に防止
すべく、ハウジングに接して冷却素子が設けられてい
る。Further, in the above light emitting device module, since the laser light is oscillated between the semiconductor light emitting device and the diffraction grating in the optical fiber, the heat generated at the tip of the optical fiber is large, and this heat generation causes the ferrule to move. The temperature also rises. Therefore, in order to effectively prevent these temperature rises, a cooling element is provided in contact with the housing.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、上記発光
素子モジュールは、半導体発光素子に対する光ファイバ
先端の位置の微調整を可能とするため、スポット溶接に
よりフェルールをワッシャに固定し、また、ワッシャを
ハウジングに固定している。従って、ワッシャとフェル
ールとの間、より具体的には、ワッシャのフェルール挿
入孔の壁面と、ワッシャに挿入されたフェルールの外壁
との間には空隙が生じていた。As described above, in the light emitting element module, the ferrule is fixed to the washer by spot welding in order to enable fine adjustment of the position of the optical fiber tip with respect to the semiconductor light emitting element, and the washer is also used. Is fixed to the housing. Therefore, there is a gap between the washer and the ferrule, more specifically, between the wall surface of the ferrule insertion hole of the washer and the outer wall of the ferrule inserted into the washer.
【０００７】ここで、低出力のレーザ発振の場合であれ
ば、当該空隙に熱が放散し、あるいは冷却素子に熱が吸
収され、効果的な放熱が可能であるが、発光素子モジュ
ールのさらなる高出力化を考慮した場合は、放熱効率の
より一層の向上が望まれる。すなわち、回折格子の間
隔、光ファイバのコアの屈折率等の熱による変動を防止
して、実効共振器長や発振周波数の変動を回避する必要
がある。Here, in the case of low-power laser oscillation, heat is dissipated in the air gap, or the heat is absorbed by the cooling element, and effective heat dissipation is possible. When considering the output, further improvement of heat dissipation efficiency is desired. In other words, it is necessary to prevent fluctuations in the spacing of the diffraction grating, the refractive index of the core of the optical fiber, etc. due to heat to avoid fluctuations in the effective resonator length and the oscillation frequency.
【０００８】そこで、本発明は、放熱効率の高い発光素
子モジュールを提供することを課題とする。Therefore, an object of the present invention is to provide a light emitting element module having high heat dissipation efficiency.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の発光素子モジュールは、発光素子と、回折
格子が内蔵された光ファイバとを備えて構成され、発光
素子と回折格子との間で共振器を構成する発光素子モジ
ュールであって、発光素子を支持する支持部材と、光フ
ァイバの先端部分に設けられたフェルールと、フェルー
ルが挿入される挿入孔を有するとともに、支持部材に固
定することによって発光素子に対する光ファイバの先端
の位置決めを行う位置決め部材とを備え、挿入孔の壁面
と挿入孔に挿入されたフェルールの外壁との間隙に、空
気と比較して熱伝導率の大きい熱伝導物質が、上記挿入
孔の壁面と上記フェルールの外壁との双方に接するよう
に設けられていることを特徴としている。In order to solve the above problems, a light emitting device module of the present invention comprises a light emitting device and an optical fiber having a built-in diffraction grating. A light emitting element module that constitutes a resonator between, a supporting member for supporting the light emitting element, a ferrule provided at the tip of the optical fiber, and an insertion hole into which the ferrule is inserted. A positioning member that positions the tip of the optical fiber with respect to the light emitting element by fixing is provided, and has a higher thermal conductivity than air in the gap between the wall surface of the insertion hole and the outer wall of the ferrule inserted in the insertion hole. Insert the heat conductive material above
Be in contact with both the wall of the hole and the outer wall of the ferrule
It is characterized in that provided in the.
【００１０】挿入孔の壁面と挿入孔に挿入されたフェル
ールの外壁との間隙に、空気と比較して熱伝導率の大き
い熱伝導物質を、上記挿入孔の壁面と上記フェルールの
外壁との双方に接するように設けることで、光ファイバ
の先端部分で発生し、フェルールに伝導した熱が、当該
熱伝導物質を介して効率よく位置決め部材、支持部材に
伝導する。従って、光ファイバの先端部分で発生した熱
が、当該光ファイバの先端部分あるいはフェルールの内
部に蓄積されることが防止される。In the gap between the wall surface of the insertion hole and the outer wall of the ferrule inserted in the insertion hole, a heat conductive material having a higher thermal conductivity than air is provided in the wall surface of the insertion hole and the ferrule.
By providing it so as to be in contact with both the outer wall and the outer wall, the heat generated at the tip portion of the optical fiber and conducted to the ferrule is efficiently conducted to the positioning member and the supporting member via the heat conducting substance. Therefore, the heat generated at the tip of the optical fiber is prevented from accumulating inside the tip of the optical fiber or inside the ferrule.
【００１１】本発明の発光素子モジュールにおいては、
位置決め部材が平板形状となっていることを特徴として
も良い。In the light emitting device module of the present invention,
The positioning member may have a flat plate shape.
【００１２】位置決め部材を単純な平板形状とすること
で、位置決め操作が容易になるとともに、当該位置決め
部材の支持部材への固定も容易となる。When the positioning member has a simple flat plate shape, the positioning operation is facilitated and the positioning member is easily fixed to the support member.
【００１３】本発明の発光素子モジュールにおいては、
位置決め部材が筒形状となっていることを特徴としても
よい。In the light emitting device module of the present invention,
The positioning member may have a tubular shape.
【００１４】位置決め部材を筒形状とすることで、挿入
孔の壁面（筒形状の内壁）とフェルールの外壁とが重な
る部分の面積、すなわち熱伝導物質が設けられる部分の
面積が大きくなるため、光ファイバの先端部分で発生
し、フェルールに伝導した熱を、より効率よく、位置決
め部材、支持部材に伝導させることができる。By making the positioning member cylindrical, the area of the portion where the wall surface (cylindrical inner wall) of the insertion hole and the outer wall of the ferrule overlap, that is, the area where the heat-conducting substance is provided, becomes large. The heat generated at the tip of the fiber and conducted to the ferrule can be conducted to the positioning member and the support member more efficiently.
【００１５】本発明の発光素子モジュールは、支持部材
に接して冷却素子が設けられていることを特徴としても
よい。The light emitting element module of the present invention may be characterized in that the cooling element is provided in contact with the supporting member.
【００１６】支持部材に接して冷却素子を設けること
で、位置決め部材、支持部材からの自然放熱のみなら
ず、冷却素子に熱を吸収させることができる。従って、
上記熱伝導物質と冷却素子との協働により、光ファイバ
の先端部分で発生し、フェルールに伝導した熱を、効率
よく除去することができる。By providing the cooling element in contact with the support member, not only the heat radiation from the positioning member and the support member but also the heat can be absorbed by the cooling element. Therefore,
By the cooperation of the heat conductive material and the cooling element, the heat generated at the tip of the optical fiber and conducted to the ferrule can be efficiently removed.
【００１７】本発明の発光素子モジュールは、熱伝導物
質が半田であることを特徴としてもよい。The light emitting device module of the present invention may be characterized in that the heat conductive material is solder.
【００１８】熱伝導物質として半田を用いることで、安
価に熱伝導物質を設けることができる。By using solder as the heat conducting material, the heat conducting material can be provided at low cost.
【００１９】本発明の発光素子モジュールは、熱伝導物
質が樹脂であることを特徴としてもよい。The light emitting device module of the present invention may be characterized in that the heat conducting material is resin.
【００２０】熱伝導物質として樹脂を用いることによっ
ても、安価に熱伝導物質を設けることができる。By using a resin as the heat conductive material, the heat conductive material can be provided at low cost.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】本発明の実施形態に係る発光素子
モジュールについて、図面を参照して説明する。まず、
本実施形態に係る発光素子モジュールの構成について説
明する。図１は、本実施形態に係る発光素子モジュール
の一部切り欠き斜視図、図２は本実施形態に係る発光素
子モジュールの内部構造の断面図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A light emitting device module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First,
The configuration of the light emitting device module according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a light emitting device module according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of an internal structure of the light emitting device module according to this embodiment.
【００２２】発光素子モジュール１０は、ハウジング１
１の内部に、半導体発光素子１４と、回折格子が内蔵さ
れた光ファイバ１４の一部とを内包して構成されてい
る。The light emitting element module 10 includes a housing 1
1, a semiconductor light emitting element 14 and a part of an optical fiber 14 having a built-in diffraction grating are included.
【００２３】ハウジング１１はコバールによって形成さ
れており、直方体形状の本体部１６と、円筒形状の筒状
部１８とを接続することによって構成されている。ハウ
ジング１１の内部には、内包される半導体発光素子１４
その他の部品の酸化を防止すべく、不活性ガス（例えば
窒素ガス）が封入されている。また、ハウジング１１の
本体部１６の両側部には、半導体発光素子１４への駆動
電流の供給、後述のフォトダイオードの受光信号の取り
出し、などに用いられる外部リード２０が複数本設けら
れている。The housing 11 is formed by Kovar, and is constituted by connecting a rectangular parallelepiped main body portion 16 and a cylindrical tubular portion 18. The semiconductor light emitting device 14 included in the housing 11 is
An inert gas (for example, nitrogen gas) is enclosed in order to prevent oxidation of other parts. Further, on both sides of the main body 16 of the housing 11, a plurality of external leads 20 used for supplying a drive current to the semiconductor light emitting element 14, extracting a light receiving signal of a photodiode described later, and the like are provided.
【００２４】ハウジング１１内に内包される半導体発光
素子１２は、ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層をＩｎＰか
らなるクラッド層で挟み込んで構成され、当該活性層に
電流を供給して反転分布を形成することで、誘導放出光
を発生させる発光素子である。ここで特に、半導体発光
素子１２においては、上記活性層の端部を含む両端面の
うち一方の端面（以下、光出射端面という）には反射率
を０．１〜１％程度とする低反射膜が形成され、他方の
端面（以下、光反射端面という）には、反射率を８５％
程度とする高反射膜が形成されている。The semiconductor light emitting device 12 contained in the housing 11 is constituted by sandwiching an active layer made of InGaAsP between cladding layers made of InP, and by supplying a current to the active layer to form a population inversion, It is a light emitting element that generates stimulated emission light. Here, in particular, in the semiconductor light emitting device 12, one end face (hereinafter referred to as a light emitting end face) of both end faces including the end portion of the active layer has a low reflectance of about 0.1 to 1%. A film is formed, and the other end face (hereinafter referred to as the light reflection end face) has a reflectance of 85%.
A highly reflective film is formed to some extent.
【００２５】半導体発光素子１２は、台座２２上に固定
されており、当該台座２２は、互いに垂直な第１の平板
部２４ａと第２の平板部２４ｂとからなるＬ型形状の支
持基板（支持部材）２４の当該第１の平板部２４ａ上に
固定されている。従って、半導体発光素子１２は、台座
２２を介して支持基板２４に支持されている。ここで、
台座２２はＣｕＷ、支持基板２４はコバールから形成さ
れており、半導体発光素子１２において発生した熱を効
果的に放出させることができるようになっている。The semiconductor light emitting element 12 is fixed on a pedestal 22, and the pedestal 22 has an L-shaped supporting substrate (supporting member) composed of a first flat plate portion 24a and a second flat plate portion 24b which are perpendicular to each other. (Member) 24 is fixed on the first flat plate portion 24a. Therefore, the semiconductor light emitting element 12 is supported by the support substrate 24 via the pedestal 22. here,
The pedestal 22 is made of CuW, and the support substrate 24 is made of Kovar, so that the heat generated in the semiconductor light emitting element 12 can be effectively radiated.
【００２６】支持基板２４の第２の平板部２４ｂ内であ
って、半導体発光素子１２の光出射端面に対向する部分
には、半導体発光素子１２の光出射端面から出射された
光を光ファイバ１４に導くための孔部２４ｃが設けられ
ている。また、半導体発光素子１２の光反射端面の後方
には、半導体発光素子１２によって発生した光の強度を
検出するフォトダイオード２６が、支持基板２４に固定
されて設けられている。フォトダイオード２６によって
検出された光の強度を半導体発光素子１２の駆動電流に
フィードバックすることで、半導体発光素子１２から発
する光の強度を一定にすることが可能となる。The light emitted from the light emitting end face of the semiconductor light emitting element 12 is provided in the second flat plate portion 24b of the support substrate 24 in a portion facing the light emitting end face of the semiconductor light emitting element 12 in the optical fiber 14. There is provided a hole 24c for leading to. Further, a photodiode 26 that detects the intensity of light generated by the semiconductor light emitting element 12 is provided behind the light reflecting end surface of the semiconductor light emitting element 12 while being fixed to the support substrate 24. By feeding back the intensity of the light detected by the photodiode 26 to the drive current of the semiconductor light emitting element 12, the intensity of the light emitted from the semiconductor light emitting element 12 can be made constant.
【００２７】支持基板２４の下部には、ペルチェ素子
（冷却素子）２８が設けられており、支持基板２４の第
１の平板部２４ｂは、当該ペルチェ素子２８に接して固
定されている。ここで、ペルチェ素子とは、ペルチェ効
果による冷却能力を有する素子であり、ペルチェ素子２
８によって、半導体発光素子１２あるいは光ファイバ１
４から発する熱が効果的に除去される。また、ペルチェ
素子２８は、ハウジング１１の本体部１６の内壁に固定
されており、その結果、半導体発光素子１２、台座２
２、支持基板２４、フォトダイオード２６、ペルチェ素
子２８の各部品はハウジング１１に対して固定される。A Peltier element (cooling element) 28 is provided below the support substrate 24, and the first flat plate portion 24b of the support substrate 24 is fixed in contact with the Peltier element 28. Here, the Peltier element is an element having a cooling capacity by the Peltier effect, and the Peltier element 2
8, the semiconductor light emitting element 12 or the optical fiber 1
The heat emanating from 4 is effectively removed. The Peltier element 28 is fixed to the inner wall of the main body 16 of the housing 11, and as a result, the semiconductor light emitting element 12 and the pedestal 2 are attached.
2, the support substrate 24, the photodiode 26, and the Peltier element 28 are fixed to the housing 11.
【００２８】光ファイバ１４は、ハウジング１１の筒状
部１８に挿通され、略球状に研磨された先端を半導体発
光素子１２の光出射端面に対向させて設けられている。
光ファイバ１４の先端から後退した位置の内部（特にコ
アの部分）には、所定間隔を保って複数の回折格子３０
が形成されている。尚、回折格子３０の間隔は、出力さ
せるレーザ光の波長に応じて定められる。すなわち、出
力させるレーザ光の波長をλ、光ファイバ１４のコアの
屈折率をｎ、回折格子３０の間隔をｄとすると、
２ｎｄ ＝ ｍλ （ｍは任意の整数） （１）
を満たすように回折格子３０の間隔ｄが決定される。回
折格子３０を上記構成とすることで、半導体発光素子１
２の光反射端面と回折格子３０との間で共振器が構成さ
れ、波長λのレーザ光が発生する。The optical fiber 14 is inserted into the cylindrical portion 18 of the housing 11 and is provided so that its substantially spherically polished tip faces the light emitting end surface of the semiconductor light emitting element 12.
Inside the position retracted from the tip of the optical fiber 14 (particularly in the core portion), a plurality of diffraction gratings 30 are provided at a predetermined interval.
Are formed. The distance between the diffraction gratings 30 is determined according to the wavelength of laser light to be output. That is, assuming that the wavelength of the laser light to be output is λ, the refractive index of the core of the optical fiber 14 is n, and the interval of the diffraction grating 30 is d, diffraction is performed so as to satisfy 2nd = mλ (m is an arbitrary integer) (1). The spacing d of the grating 30 is determined. By configuring the diffraction grating 30 as described above, the semiconductor light emitting device 1
A resonator is formed between the light reflection end face of No. 2 and the diffraction grating 30, and laser light of wavelength λ is generated.
【００２９】光ファイバ１４の先端部分には、光ファイ
バ１４の当該先端部分を保護するためのフェルール３２
が設けられている。フェルール３２は、ステンレススチ
ール製の円筒形状容器であり、フェルール３２の内部に
光ファイバ１４の先端部分を挿入、固定することで、当
該光ファイバ１４の先端部分が衝撃等から保護される。At the tip of the optical fiber 14, a ferrule 32 for protecting the tip of the optical fiber 14 is provided.
Is provided. The ferrule 32 is a cylindrical container made of stainless steel, and by inserting and fixing the tip portion of the optical fiber 14 inside the ferrule 32, the tip portion of the optical fiber 14 is protected from impact or the like.
【００３０】フェルール３２の先端部（光ファイバ１４
の先端に近い方の端部）には、ドーナツ形状の下部リン
グ（位置決め部材）３４が設けられ、フェルール３２の
後端部には、同じくドーナツ形状の上部リング３６が設
けられ、さらに、下部リング３４と上部リング３６との
間には、フェルール３２を覆う円筒状のカップ３８が設
けられている。The tip of the ferrule 32 (optical fiber 14
A donut-shaped lower ring (positioning member) 34 is provided at the end nearer to the tip of the ferrule 32, and a donut-shaped upper ring 36 is provided at the rear end of the ferrule 32. A cylindrical cup 38 that covers the ferrule 32 is provided between the upper ring 36 and the upper ring 36.
【００３１】下部リング３４は、ステンレススチールか
ら形成され、円盤形状（平板形状）を有している。該円
盤形状の中央部には、フェルール３２の外径よりもわず
かに大きい径を有する挿入孔３４ａが形成されており、
フェルール３２の先端部が下部リング３４の挿入孔３４
ａに挿入されている。また、フェルール３２と下部リン
グ３４とは、複数点（例えば２点）をＹＡＧレーザ等を
用いてスポット溶接することによって固定されている。
さらに、上記各溶接点間の間隙、及び、下部リング３４
の挿入孔３４ａの壁面と挿入孔３４ａに挿入されたフェ
ルール３２の外壁との間隙には、空気（熱伝導率＝２６
×１０-3Ｗ／ｍ・Ｋ）と比較して熱伝導率の大きい熱伝
導物質である半田４０（ＳｎＰｂ；熱伝導率＝４９．８
Ｗ／ｍ・Ｋ）が注入されている。ここで、半田４０とし
ては低融点の半田を用いており、融点が１８３℃と比較
的低い。従って、挿入孔３４ａに挿入されたフェルール
３２の外壁との間隙に半田４０を注入する際は、フェル
ール３２と下部リング３４とをスポット溶接により固定
した後、当該間隙に溶融した半田４０を流し込めばよ
い。また、溶融した半田４０の流し込みを容易にすべ
く、下部リング３４の挿入孔３４ａの一方の縁部（半田
４０を注入する方の縁部）には、溝部３４ｂが形成され
ている。The lower ring 34 is made of stainless steel and has a disk shape (flat plate shape). An insertion hole 34a having a diameter slightly larger than the outer diameter of the ferrule 32 is formed at the center of the disk shape.
The tip of the ferrule 32 has an insertion hole 34 in the lower ring 34.
It is inserted in a. Further, the ferrule 32 and the lower ring 34 are fixed by spot welding a plurality of points (for example, two points) using a YAG laser or the like.
Further, the gap between the welding points and the lower ring 34
In the gap between the wall surface of the insertion hole 34a and the outer wall of the ferrule 32 inserted in the insertion hole 34a.
Solder 40 (SnPb; thermal conductivity = 49.8), which is a thermal conductive material having a higher thermal conductivity than that of × 10 −3 W / m · K).
W / mK) is injected. Here, a low melting point solder is used as the solder 40, and the melting point is 183 ° C., which is relatively low. Therefore, when the solder 40 is injected into the gap between the outer wall of the ferrule 32 inserted in the insertion hole 34a, the ferrule 32 and the lower ring 34 are fixed by spot welding, and then the melted solder 40 is poured into the gap. Good. Further, in order to facilitate the pouring of the molten solder 40, a groove 34b is formed at one edge of the insertion hole 34a of the lower ring 34 (the edge on which the solder 40 is injected).
【００３２】上部リング３６は、ステンレススチールか
ら形成され、下部リング３４と同様、円盤形状を有して
いる。該円盤形状の中央部には、フェルール３２の外径
よりもわずかに大きい径を有する挿入孔３６ａが形成さ
れており、フェルール３２の後端部が上部リング３６の
挿入孔３６ａに挿入されている。フェルール３２と上部
リング３６とは、複数点をスポット溶接することによっ
て固定されている。The upper ring 36 is made of stainless steel and has a disk shape like the lower ring 34. An insertion hole 36a having a diameter slightly larger than the outer diameter of the ferrule 32 is formed in the center of the disk shape, and the rear end of the ferrule 32 is inserted into the insertion hole 36a of the upper ring 36. . The ferrule 32 and the upper ring 36 are fixed by spot welding a plurality of points.
【００３３】カップ３８は、ステンレススチールから形
成され、その開口部と下部リング３４の縁部とは、複数
点をスポット溶接することによって固定されている。ま
た、カップ３８の底部には、フェルール３２を挿通させ
る孔部が３８ａが形成されており、カップ３８の底部と
上部リング３６の縁部とは、複数点をスポット溶接する
ことによって固定されている。The cup 38 is made of stainless steel, and its opening and the edge of the lower ring 34 are fixed by spot welding at a plurality of points. Further, a hole portion 38a for inserting the ferrule 32 is formed in the bottom portion of the cup 38, and the bottom portion of the cup 38 and the edge portion of the upper ring 36 are fixed by spot welding a plurality of points. .
【００３４】下部リング３４は、光ファイバ１４の先端
と半導体発光素子１２の光出射端面とが対向するように
位置決めされた状態で、複数点をスポット溶接すること
により、支持基板２４の第２の平板部２４ｂに固定され
る。The lower ring 34 is spot-welded at a plurality of points with the tip of the optical fiber 14 and the light emitting end surface of the semiconductor light emitting element 12 positioned so as to face each other. It is fixed to the flat plate portion 24b.
【００３５】尚、半導体発光素子１２の光出射端面に対
する光ファイバ１４の先端の位置決めは、より具体的に
は図３に示すような方法で行われる。すなわち、まず、
図３（ａ）に示すように、光ファイバ１４の先端部分に
設けられたフェルール３２の先端部を支持基板２４の孔
部２４ｃに挿入する。The positioning of the tip of the optical fiber 14 with respect to the light emitting end face of the semiconductor light emitting device 12 is performed more specifically by the method shown in FIG. That is, first,
As shown in FIG. 3A, the tip of the ferrule 32 provided at the tip of the optical fiber 14 is inserted into the hole 24 c of the support substrate 24.
【００３６】続いて、フェルール３２の先端部に下部リ
ング３４をはめ、半導体発光素子１２の光出射端面に対
する光ファイバ１４の先端のおおまかな位置決めを行っ
たあと、図３（ｂ）に示す如く、フェルール３２と下部
リング３４、下部リング３４と支持基板２４とを、それ
ぞれ図３（ｂ）中のＳ１，Ｓ２の箇所で、順次スポット
溶接により固定する。Subsequently, a lower ring 34 is fitted to the tip of the ferrule 32 to roughly position the tip of the optical fiber 14 with respect to the light emitting end face of the semiconductor light emitting device 12, and then as shown in FIG. 3 (b). The ferrule 32 and the lower ring 34, and the lower ring 34 and the support substrate 24 are sequentially fixed by spot welding at locations S1 and S2 in FIG. 3B.
【００３７】その後、カップ３８、上部リング３６をフ
ェルール３２にかぶせてカップ３８の開口部と下部リン
グ３４とを固定した後、フェルール３２と下部リング３
４との固定点を支点としてフェルール３２を動かすこと
で、半導体発光素子１２の光出射端面に対する光ファイ
バ１４の先端位置の微調整を行う。微調整が完了した
後、図３（ｃ）に示すように、フェルール３２と上部リ
ング３６、上部リング３６とカップ３８とを、それぞれ
図３（ｃ）中のＳ３，Ｓ４の箇所で、順次スポット溶接
により固定する。かかる方法により、半導体発光素子１
２の光出射端面に対する光ファイバ１４の先端の位置決
めが精度良く行われる。After that, the cup 38 and the upper ring 36 are put on the ferrule 32 to fix the opening of the cup 38 and the lower ring 34, and then the ferrule 32 and the lower ring 3 are attached.
By moving the ferrule 32 around the fixed point of the optical fiber 14 as a fulcrum, the tip position of the optical fiber 14 with respect to the light emitting end face of the semiconductor light emitting element 12 is finely adjusted. After the fine adjustment is completed, as shown in FIG. 3C, the ferrule 32 and the upper ring 36, and the upper ring 36 and the cup 38 are sequentially spotted at positions S3 and S4 in FIG. 3C, respectively. Secure by welding. By this method, the semiconductor light emitting device 1
Positioning of the tip of the optical fiber 14 with respect to the light emitting end face of 2 is performed accurately.
【００３８】続いて、本実施形態に係る発光素子モジュ
ールの作用及び効果について説明する。本実施形態に係
る発光素子モジュール１０の如く、半導体発光素子１２
と、回折格子３０を内蔵した光ファイバ１４とを備え、
半導体発光素子１２の光反射端面と光ファイバ１４の内
部の回折格子３０との間の共振作用によりレーザ光を発
する発光素子モジュールにおいては、共振が発生する光
ファイバ１４の先端部分での発熱量が大きいため、この
熱を除去する必要がある。Next, the operation and effect of the light emitting device module according to this embodiment will be described. As in the light emitting device module 10 according to the present embodiment, the semiconductor light emitting device 12
And an optical fiber 14 having a built-in diffraction grating 30,
In a light emitting device module that emits laser light due to the resonance action between the light reflecting end surface of the semiconductor light emitting device 12 and the diffraction grating 30 inside the optical fiber 14, the amount of heat generated at the tip of the optical fiber 14 where resonance occurs. Because it is large, it is necessary to remove this heat.
【００３９】ここで、本実施形態に係る発光素子モジュ
ール１０は、下部リング３４の挿入孔３４ａの壁面と、
挿入孔３４ａに挿入されたフェルール３２の外壁との間
隙に半田４０を注入している。ここで、上述の如く、半
田４０の熱伝導率は空気の熱伝導率と比較して極めて大
きい（約２０００倍）。従って、下部リング３４の挿入
孔３４ａの壁面と、挿入孔３４ａに挿入されたフェルー
ル３２の外壁との間が空隙となっている場合と比較し
て、光ファイバ１４の先端部分で発生し、フェルール３
２に伝導した熱は、半田４０を介して効率よく下部リン
グ３４、支持基板２４に伝導する。従って、光ファイバ
１４の先端部分で発生した熱が、当該光ファイバ１４の
先端部分あるいはフェルール３２の内部に蓄積されるこ
とが防止される。その結果、本実施形態に係る発光素子
モジュール１０は、極めて放熱効率が高くなる。また、
支持基板２４に接してペルチェ素子２８を設けること
で、半田４０とペルチェ素子２８との協働により、より
放熱効率が高くなる。Here, in the light emitting device module 10 according to the present embodiment, the wall surface of the insertion hole 34a of the lower ring 34,
The solder 40 is injected into the gap between the outer wall of the ferrule 32 inserted in the insertion hole 34a. Here, as described above, the thermal conductivity of the solder 40 is extremely large (about 2000 times) as compared with the thermal conductivity of air. Therefore, as compared with the case where a gap is formed between the wall surface of the insertion hole 34a of the lower ring 34 and the outer wall of the ferrule 32 inserted into the insertion hole 34a, the gap is generated at the tip portion of the optical fiber 14, and the ferrule is generated. Three
The heat conducted to 2 is efficiently conducted to the lower ring 34 and the support substrate 24 via the solder 40. Therefore, the heat generated at the tip portion of the optical fiber 14 is prevented from being accumulated in the tip portion of the optical fiber 14 or inside the ferrule 32. As a result, the light emitting element module 10 according to the present embodiment has extremely high heat dissipation efficiency. Also,
By providing the Peltier element 28 in contact with the support substrate 24, the heat dissipation efficiency is further increased by the cooperation of the solder 40 and the Peltier element 28.
【００４０】また、下部リング３４の挿入孔３４ａの壁
面と、挿入孔３４ａに挿入されたフェルール３２の外壁
との間隙に注入する熱伝導物質としては、空気よりも熱
伝導率の大きい物質であればよく、半田の他に、ガスを
放出しない接着剤（樹脂）などを用いても良い。ただ
し、特に、半田４０を用いることで、極めて安価に、下
部リング３４の挿入孔３４ａの壁面と、挿入孔３４ａに
挿入されたフェルール３２の外壁との間隙を熱伝導物質
で埋めることが可能となる。Further, the heat-conducting substance injected into the gap between the wall surface of the insertion hole 34a of the lower ring 34 and the outer wall of the ferrule 32 inserted into the insertion hole 34a may be a substance having a higher thermal conductivity than air. Instead of solder, an adhesive (resin) that does not release gas may be used. However, in particular, by using the solder 40, the gap between the wall surface of the insertion hole 34a of the lower ring 34 and the outer wall of the ferrule 32 inserted into the insertion hole 34a can be filled with a heat conductive material at an extremely low cost. Become.
【００４１】また、本実施形態に係る発光素子モジュー
ル１０においては、下部リング３４の挿入孔３４ａの一
方の縁部に溝部３４ｂが形成されているため、溶融した
半田４０の流し込みが容易となる。Further, in the light emitting element module 10 according to this embodiment, since the groove 34b is formed at one edge of the insertion hole 34a of the lower ring 34, the molten solder 40 can be easily poured.
【００４２】さらに、本実施形態に係る発光素子モジュ
ール１０においては、下部リング３４が単純な円盤形状
になっている。従って、下部リング３４の位置決め操
作、あるいは、支持基板２４への固定等が極めて容易と
なる。Further, in the light emitting element module 10 according to this embodiment, the lower ring 34 has a simple disk shape. Therefore, the positioning operation of the lower ring 34, the fixing to the support substrate 24, or the like becomes extremely easy.
【００４３】続いて、上記実施形態に係る発光素子モジ
ュールの変形例について説明する。図４は、本変形例に
係る発光素子モジュールの内部構造の断面図である。本
変形例に係る発光素子モジュールが、上記実施形態に係
る発光素子モジュール１０と異なる点は、上記実施形態
に係る発光素子モジュール１０においては下部リング３
４が円盤形状をしていたのに対して、本変形例に係る発
光素子モジュールにおいては、下部リング３４が円筒形
状（筒形状）となっている点である。Next, a modification of the light emitting element module according to the above embodiment will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of the internal structure of the light emitting device module according to this modification. The light emitting device module according to this modification is different from the light emitting device module 10 according to the above-described embodiment in that the lower ring 3 is included in the light emitting device module 10 according to the above embodiment.
4 has a disk shape, in contrast to the light emitting element module according to this modification, the lower ring 34 has a cylindrical shape (cylindrical shape).
【００４４】下部リング３４を円筒形状として当該円筒
の内部（挿入孔）にフェルール３２を挿入し、当該円筒
の内壁と円筒の内部に挿入されたフェルール３２の外壁
との間隙に半田４０を注入することで、半田４０が設け
られる部分の面積が大きくなる。従って、光ファイバ１
４の先端部分で発生し、フェルール３２に伝導した熱
を、より効率よく、下部リング３４、支持基板２４に伝
導させることができる。その結果、放熱効率の極めて高
い発光素子モジュールが実現する。The lower ring 34 has a cylindrical shape, the ferrule 32 is inserted into the inside (insertion hole) of the cylinder, and the solder 40 is injected into the gap between the inner wall of the cylinder and the outer wall of the ferrule 32 inserted inside the cylinder. This increases the area of the portion where the solder 40 is provided. Therefore, the optical fiber 1
The heat generated at the tip portion of No. 4 and conducted to the ferrule 32 can be conducted to the lower ring 34 and the support substrate 24 more efficiently. As a result, a light emitting element module having extremely high heat dissipation efficiency is realized.
【００４５】[0045]
【発明の効果】本発明の発光素子モジュールは、挿入孔
の壁面と挿入孔に挿入されたフェルールの外壁との間隙
に、空気と比較して熱伝導率の大きい熱伝導物質を、上
記挿入孔の壁面と上記フェルールの外壁との双方に接す
るように設けることで、光ファイバの先端部分で発生
し、フェルールに伝導した熱を、当該熱伝導物質を介し
て効率よく位置決め部材、支持部材に伝導させ、放出さ
せることが可能となる。その結果、放熱効率の高い発光
素子モジュールが実現する。According to the light emitting device module of the present invention, in the gap between the wall surface of the insertion hole and the outer wall of the ferrule inserted in the insertion hole, a heat conductive material having a higher thermal conductivity than that of air is placed on the upper surface.
Make contact with both the wall of the insertion hole and the outer wall of the ferrule.
With such a configuration, it is possible to efficiently conduct the heat generated in the tip portion of the optical fiber and conducted to the ferrule to the positioning member and the supporting member through the heat conducting substance and to release the heat. As a result, a light emitting element module with high heat dissipation efficiency is realized.
【００４６】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、位置決め部材を単純な平板形状とすることで、位
置決め操作、支持部材への固定を極めて容易に行うこと
ができる。Further, in the light emitting element module of the present invention, the positioning member has a simple flat plate shape, whereby the positioning operation and the fixing to the supporting member can be performed very easily.
【００４７】本発明の発光素子モジュールにおいては、
位置決め部材を筒形状とすることで、熱伝導物質が設け
られる部分の面積を大きくし、放熱効率をさらに高める
ことが可能となる。In the light emitting device module of the present invention,
By making the positioning member cylindrical, it is possible to increase the area of the portion where the heat conductive material is provided and further improve the heat dissipation efficiency.
【００４８】また、本発明の発光素子モジュールにおい
ては、支持部材に接して冷却素子を設けることで、位置
決め部材、支持部材からの自然放熱のみならず、冷却素
子に熱を吸収させることができる。従って、上記熱伝導
物質と当該冷却素子との協働により、極めて放熱効率の
高い発光素子モジュールが実現する。Further, in the light emitting element module of the present invention, by providing the cooling element in contact with the supporting member, not only the heat radiation from the positioning member and the supporting member but also the cooling element can absorb the heat. Therefore, the cooperation of the heat conductive material and the cooling element realizes a light emitting element module having extremely high heat dissipation efficiency.
【００４９】さらに、本発明の発光素子モジュールにお
いては、熱伝導物質として半田を用いることで、極めて
安価に構成することがができる。Further, the light emitting element module of the present invention can be constructed at a very low cost by using solder as the heat conducting material.
【図１】発光素子モジュールの一部切り欠き斜視図であ
る。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a light emitting device module.
【図２】発光素子モジュールの内部構造の断面図であ
る。FIG. 2 is a cross-sectional view of an internal structure of a light emitting device module.
【図３】半導体発光素子の光出射端面に対する光ファイ
バの先端の位置決め方法を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a method of positioning the tip of the optical fiber with respect to the light emitting end surface of the semiconductor light emitting element.
【図４】発光素子モジュールの内部構造の断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view of the internal structure of the light emitting device module.
１０…発光素子モジュール、１１…ハウジング、１２…
半導体発光素子、１４…光ファイバ、１６…本体部、１
８…筒状部、２０…外部リード、２２…台座、２４…支
持基板、２６…フォトダイオード、２８…ペルチェ素
子、３０…回折格子、３２…フェルール、３４…下部リ
ング、３６…上部リング、３８…カップ、４０…半田10 ... Light emitting element module, 11 ... Housing, 12 ...
Semiconductor light emitting device, 14 ... Optical fiber, 16 ... Main body part, 1
8 ... Cylindrical part, 20 ... External lead, 22 ... Pedestal, 24 ... Support substrate, 26 ... Photodiode, 28 ... Peltier element, 30 ... Diffraction grating, 32 ... Ferrule, 34 ... Lower ring, 36 ... Upper ring, 38 … Cup, 40… Solder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−92355（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−333472（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−203841（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−43690（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−64450（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−299777（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−120609（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−211272（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−136517（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−162491（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−33766（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−246645（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−79968（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4865410（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/42 H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-92355 (JP, A) JP-A-7-333472 (JP, A) JP-A-5-203841 (JP, A) JP-A-8- 43690 (JP, A) JP 9-64450 (JP, A) JP 5-299777 (JP, A) JP 6-120609 (JP, A) JP 9-211272 (JP, A) JP-A-5-136517 (JP, A) JP-A-9-162491 (JP, A) JP-A-9-33766 (JP, A) JP-A-9-246645 (JP, A) (JP, U) US Patent 4865410 (US, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 6/42 H01S 5/00-5/50
Claims (6)
ァイバとを備えて構成され、前記発光素子と前記回折格
子との間で共振器を構成する発光素子モジュールにおい
て、 前記発光素子を支持する支持部材と、 前記光ファイバの先端部分に設けられたフェルールと、 前記フェルールが挿入される挿入孔を有するとともに、
前記支持部材に固定することによって前記発光素子に対
する前記光ファイバの先端の位置決めを行う位置決め部
材とを備え、 前記挿入孔の壁面と該挿入孔に挿入された前記フェルー
ルの外壁との間隙に、空気と比較して熱伝導率の大きい
熱伝導物質が、前記挿入孔の壁面と前記フェルールの外
壁との双方に接するように設けられていることを特徴と
する発光素子モジュール。1. A light emitting element module comprising a light emitting element and an optical fiber having a built-in diffraction grating, wherein a resonator is formed between the light emitting element and the diffraction grating, wherein the light emitting element is supported. With a supporting member, a ferrule provided at the tip of the optical fiber, and an insertion hole into which the ferrule is inserted,
A positioning member that positions the tip of the optical fiber with respect to the light emitting element by fixing the supporting member to the light emitting element, and a gap between the wall surface of the insertion hole and the outer wall of the ferrule inserted into the insertion hole, The thermal conductive material with a higher thermal conductivity than that of the outer wall of the insertion hole and the ferrule
A light emitting element module, which is provided so as to be in contact with both of a wall and a wall .
いることを特徴とする請求項１に記載の発光素子モジュ
ール。2. The light emitting device module according to claim 1, wherein the positioning member has a flat plate shape.
ることを特徴とする請求項１に記載の発光素子モジュー
ル。3. The light emitting device module according to claim 1, wherein the positioning member has a tubular shape.
られていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一
項に記載の発光素子モジュール。4. The light emitting element module according to claim 1, further comprising a cooling element provided in contact with the support member.
徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光素子
モジュール。5. The light emitting device module according to claim 1, wherein the heat conductive material is solder.
徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の発光素子
モジュール。6. The light emitting device module according to claim 1, wherein the heat conductive material is resin.
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