JP3553274B2

JP3553274B2 - 半導体レーザモジュール

Info

Publication number: JP3553274B2
Application number: JP18568296A
Authority: JP
Inventors: 泰典宮崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-07-16
Filing date: 1996-07-16
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2016-07-16
Also published as: JPH1031137A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザモジュールに関し、特に、少ない部品点数でファイバの着脱が可能な半導体レーザモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３（ａ），（ｂ）にファイバの着脱が可能な従来の半導体レーザモジュールの構造を示す。
図３（ａ），（ｂ）において、１００１は半導体レーザ、１００２は半導体レーザ１００１の出射レーザビームをモニタするためのフォトダイオード、１００３は上記半導体レーザ１００１を載置するシリコン製の基板、１００４は上記半導体レーザ１００１のレーザ光の出射端面に近接して設けられたシングルモード光ファイバ、１００５は上記シングルモード光ファイバ１００４を保持するガラスフェルール、１００６は半導体レーザ１００１の周囲を取り囲み、蒸気や埃等から保護するためのシールリング、１００７は上述した各構成要素を収納するパッケージ、１００８は上記ガラスフェルール１００５と周接する割りスリーブ、１００９はファイバ側フェルール、１０１０はクリップ１０１２内部に収納され、上記割りスリーブ１００８を上記ガラスフェルール１００５側に付勢するためのつるまきばね、１０１１は上記ファイバ側フェルール１００９に保持されたシングルモード光ファイバである。
【０００３】
また、図３（ｂ）に示す半導体レーザモジュールにおいて、２０００はレーザモジュール本体、３０００はファイバユニットである。図に示すように、レーザモジュール本体２０００は、上記半導体レーザ１００１，フォトダイオード１００２，シリコン製基板１００３，シングルモード光ファイバ１００４，ガラスフェルール１００５から構成され、ファイバユニット３０００は、割りスリーブ１００８，ファイバ側フェルール１００９，つるまきばね１０１０，シングルモード光ファイバ１０１１，クリップ１０１２より構成されている。
【０００４】
図３（ａ）に示されるような半導体レーザモジュールを組み立てるには、図３（ｂ）において、クリップ１０１２の両側を押さえ、ガラスフェルール１００５を割りスリーブ１００８に挿入し、ガラスフェルール１００５の先端とファイバ側フェルール１００９の先端を突き合わせ、クリップ１０１２先端の爪部１０１２ａをパッケージ１００７の爪部１００７ａに引っかけることで行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体レーザモジュールは以上のように構成されているので、ファイバを着脱可能とする構造を実現するために、レーザ側の“かぎ”となるパッケージ１００７以外に、ファイバ側の“かぎ”となるクリップ１０１２、つるまきばね１０１０の計３点の部品の組み立てを必要とする。このため、各部品を個別に製作し、組み立てる工程が必要となり、全体としてのコストがかさむことになるという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上のような問題点を解決するためになされたもので、部品点数が少なく、低コストで、かつ組み立てが簡易な半導体レーザモジュールを提供することを目的する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザモジュールは、半導体レーザ，及び該レーザが出射するレーザ光を導波しその端部よりレーザ光を出射する第１の光学部材を固定した第１のリードフレームと、その端部から入射された光を光ファイバに導入する第２の光学部材を固定した第２のリードフレームとからなる半導体レーザモジュールにおいて、上記リードフレームのいずれか一方側が該リードフレームの一部を変形して形成された鉤部を備え、上記リードフレームのいずれか他方側が該リードフレームの一部を変形して形成された、上記鉤部と係合する係合穴を備え、上記リードフレームのいずれか一方側が、上記第１または第２の光学部材が固着された部分を支持する部分を変形して形成した板バネ部を備え、上記第１のリードフレームと第２のリードフレームとを上記鉤部と係合穴により係止させた時に、上記第１，第２の光学部材の端部同士が当接して生じる応力により圧縮された上記板バネの復元力により、上記係合穴に係合した上記鉤部が係合穴の側壁に付勢されることによって、上記鉤部と係合穴による上記第１のリードフレームと第２のリードフレームとの係止を保持するようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１．に係る半導体レーザモジュールを図について説明する。
図１は本実施の形態１．による半導体レーザモジュールの構成を示す斜視図であり、図において、１は半導体レーザ、２は半導体レーザ１の出射レーザビームをモニタするためのフォトダイオード、３は上記半導体ダイオード１を載置するシリコン製の基板、４は上記シリコン製の基板３の表面に形成されたメタライズ領域、５は半導体レーザ１の表面電極，フォトダイオード２の表面電極とメタライズ領域４とを結線する金ワイヤ、６ａはＦｅＮｉ合金のリードフレーム、６ｂはＦｅＮｉ合金のリードフレームのうち、将来“足”となる部分、６ｃはＦｅＮｉ合金のリードフレームのうち、上に折曲げられてフェルールを支持している部分、６ｄはＦｅＮｉ合金のリードフレームに開けられた穴、７はシリコン基板に形成されたＶ字形の溝、８はシングルモード光ファイバ、９はメタライズ領域とリードフレームの“足”を結線する金ワイヤ、１０はシングルモード光ファイバ８を保持するジルコニア製フェルールである。
【０００９】
また、図において、１０１は挿抜するファイバを固定するＦｅＮｉ合金のリードフレーム、１０１ａは、リードフレーム１０１の先端を鋭角に折曲げて形成した“かぎ”となる爪部（鉤部）、１０１ｂはリードフレーム１０１のうち、上に折曲げられている支持部、１０１ｃは、リードフレーム１０１の一部に湾曲を持たせた“板ばね”となる湾曲部、１０２は、その側面に切れ込み１０２ａの入った筒状の割りスリーブ、１０３は割りスリーブ１０２の底面にその先端が位置するシングルモード光ファイバである。
【００１０】
次に、本実施の形態１．による半導体レーザモジュールの製造方法について説明する。
まず、ＦｅＮｉ合金のリードフレーム６ａを形成し、穴６ｄやフェルール支持部６ｃを作っておく。
【００１１】
次に半導体レーザ１、及びフォトダイオード２を、シリコン製の基板３の表面に形成されたメタライズ領域４にＡｕＳｎ合金はんだ（融点２９０℃）を用いて接着する。このとき、半導体レーザ１の活性層の位置を、のちにシングルモード光ファイバ８の中心が来ると予想される位置において、光軸に垂直な方向に対する位置偏差がないようにあわせておく。また、フォトダイオード２の導波路の中心を、半導体レーザ１の活性層の位置において、光軸に垂直な方向に対して位置偏差がないようにあわせておく。
【００１２】
次いで、半導体レーザ１の表面電極，フォトダイオード２の表面電極とメタライズ領域４とを結線する金ワイヤ５、及びメタライズ領域４とリードフレームの足となる部分６ｂを結線する金ワイヤ９を打つ。
【００１３】
次に、シングルモード光ファイバ８と、これを保持するジルコニア製フェルール１０とをシリコン製の基板３に形成されたＶ字形の溝７上に載置し、シングルモード光ファイバ８とＶ字型の溝７とを接着し、フェルール１０をリードフレームのフェルール支持部６ｃによりはさみつけて固定する。
【００１４】
次にシングルモード光ファイバ１０３を保持する側のリードフレーム１０１を形成し、その一部を折曲げることにより“かぎ”となる爪部１０１ａと支持部１０１ｂを形成し、さらに凹みをつけて“板ばね”となる湾曲部１０１ｃを形成する。
【００１５】
次に、シングルモード光ファイバ１０３が接続された割りスリーブ１０２を支持部１０１ｂで固定する。
この際、リードフレーム６ａとリードフレーム１０１とを同一平面上に置いた場合の、フェルール１０と割りスリーブ１０２との中心の高さの差は、フェルール１０と割りスリーブ１０２とが嵌合したときに、“かぎ”となる爪部１０１ａの斜面部分がリードフレーム６ａの端面と接触するように設定する必要がある。
【００１６】
具体的には、“かぎ”となる爪部１０１ａの端がリードフレーム１０１面から１ｍｍ下がっている時は、リードフレーム６ａとリードフレーム１０１とを同一平面上に置いた場合に割りスリーブ１０２の中心がフェルール１０の中心よりも０．５ｍｍ程度下がるように“板ばね”となる湾曲部１０１ｃを形成すればよい。
【００１７】
このように加工した半導体レーザモジュール、およびファイバ支持リードフレームに対し、ファイバの結合に必要な余裕を残して樹脂封止（図示せず）を行って各部の保護と固定を行うことにより、半導体レーザモジュールを完成する。
【００１８】
図２は以上のように構成された半導体レーザモジュールの、レーザモジュール本体とファイバユニットとを接続する際の“かぎ”となる部分、及びそのときの“かぎ”となる部分の動作に対応したフェルール，割りスリーブ，“板ばね”となる部分の様子を示す図であり、図２（ａ）は割りスリーブ１０２をフェルール１０にかみ合わせた状態、図２（ｂ）は割りスリーブ１０２をさらに前進させて、割りスリーブ１０２の底面にあるファイバ１０３の先端が、フェルール１０先端のファイバ端面と接触している状態、図２（ｃ）は割りスリーブ１０２の側のリードフレーム１０１を前進させ、“板ばね”となる湾曲部１０１ｃが屈曲している状態、図２（ｄ）は、さらに割りスリーブ１０２側のリードフレーム１０１を前進させ、“かぎ”となる爪部１０１ａがリードフレーム６ａの穴６ｄに引っかかるようにした状態である。
次に、レーザモジュール本体とファイバユニットとの着脱動作について説明する。
まず、レーザモジュール本体とファイバユニットとを接続するには、図２（ａ）から図２（ｂ）にかけて、ファイバ側の割りスリーブ１０２をフェルール１０に差し込んで行くと、リードフレーム１０１先端部の“かぎ”となる爪部１０１ａがリードフレーム６ａの縁に乗り上げ、リードフレーム６ａの上面上を滑るように移動する。図２（ｂ）で示されるように、ファイバ側の割りスリーブ１０２をフェルール１０に充分に差し込んだ後、さらにリードフレーム１０１を押し込むと、図２（ｃ）のように“板ばね”となる湾曲部１０１ｃが屈曲して、反発力を蓄える。
【００１９】
そして、図２（ｄ）に示すように、“かぎ”となる爪部１０１ａがリードフレーム６ａの穴６ｄに落ち込んだところで手を放すと、“板ばね”となる湾曲部１０１ｃに蓄えられていた反発力により、“かぎ”となる爪部１０１ａがリードフレーム６ａの穴６ｄに押し付けられて固定され、レーザモジュール本体とファイバユニットとが接続される。
【００２０】
一方、以上のようにして接続された半導体レーザモジュールをレーザモジュール本体とファイバユニットとに分割する際には、割りスリーブ１０２側のリードフレーム１０１を一旦、リードフレーム６ａ側に前進させると、“板ばね”となる湾曲部１０１ｃが縮んで“かぎ”となる爪部１０１ａがリードフレームの穴６ｄから浮き上がってくるので、この爪部１０１ａを指先等でつまんで外すことができる（図２（ｅ）参照）。
【００２１】
このように本実施の形態１．によれば、半導体レーザ１などを固定したリードフレーム６ａと、光ファイバコード１０３等を固定したリードフレーム１０１とを組み合わせて半導体レーザモジュールを構成するものとし、リードフレーム１０１の一部を変形して作製した爪部１０１ａと、リードフレーム６ａの一部を変形して作製した穴６ｄによって２つのリードフレームを接続するとともに、リードフレーム１０１の一部を変形して作製された湾曲部１０１ｃによって上記爪部１０１ａと穴６ｄによる係合を保持することによって、半導体レーザモジュール本体とファイバユニットとを着脱自在に接続するようにしたから、部品点数を削減することができ、低コストで、かつ組み立てを簡易とすることができる効果が得られる。
【００２２】
なお、上記実施の形態１．では、爪部をファイバユニット側に形成し、この爪部と係止する穴を半導体モジュール本体側に形成したが、これらは逆であってもよく、また、上記爪部と穴を用いた係止を保持するための湾曲部も半導体レーザモジュール本体側に形成するようにしてもよく、要は、半導体モジュール本体とファイバユニットとを接続する際に必要な係止手段と、その係止状態を保持するための保持手段とを、それぞれリードフレームの一部を変形して形成することにより、本願発明の効果を奏することができる。
【００２３】
なお、上記実施の形態１．では、ジルコニア製フェルール１０を中心としてその片側の部分にのみリードフレームの穴６ｄを形成し、また、リードフレーム１０１にこれと係合するするための爪部１０１ａを形成するようにしたが、このようなリードフレームの穴６ｄと爪部１０１ａを、ジルコニア製フェルール１０を中心としてその両側に設けるようにしてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る半導体レーザモジュールによれば、２枚のリードフレームを使ってそれぞれに半導体レーザモジュール及びファイバフェルール、割りスリーブを固定し、リードフレームの一部を変形することで、引っかける“かぎ”と突っ張る“板ばね”の作用を持たせるようにしたので、従来よりも部品点数を少ないものとすることができ、構造も簡単で、安価に半導体レーザモジュールを作製することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による、半導体レーザモジュールの斜視図である。
【図２】上記実施の形態１による半導体レーザモジュールにおいて、レーザ側のリードフレームに、割りスリーブ側のリードフレームを装着するときの“かぎ”となる爪部の動作を示す断面図、及びレーザ側のリードフレームから割りスリーブ側のリードフレームを抜くときの“かぎ”となる部分の動作を示す断面図である。
【図３】従来の半導体レーザモジュールの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１半導体レーザ、２フォトダイオード、３シリコン製基板、４メタライズ領域、５金ワイヤ、６ａリードフレーム、６ｂリードフレームの足、６ｃフェルール支持部、６ｄ穴、７Ｖ字型の溝、８シングルモード光ファイバ、９金ワイヤ、１０フェルール、１０１リードフレーム、１０１ａ爪部（“かぎ”）、１０１ｂ割りスリーブ支持部、１０１ｃリードフレーム湾曲部（“板ばね”）、１０２割りスリーブ、１０３シングルモード光ファイバ。

Claims

半導体レーザ，及び該レーザが出射するレーザ光を導波し、その端部よりレーザ光を出射する第１の光学部材を固定した第１のリードフレームと、その端部から入射された光を光ファイバに導入する第２の光学部材を固定した第２のリードフレームとからなる半導体レーザモジュールにおいて、
上記リードフレームのいずれか一方側が該リードフレームの一部を変形して形成された鉤部を備え、
上記リードフレームのいずれか他方側が該リードフレームの一部を変形して形成された、上記鉤部と係合する係合穴を備え、
上記リードフレームのいずれか一方側が、上記第１または第２の光学部材が固着された部分を支持する部分を変形して形成した板バネ部を備え、
上記第１のリードフレームと第２のリードフレームとを上記鉤部と係合穴により係止させた時に、上記第１，第２の光学部材の端部同士が当接して生じる応力により圧縮された上記板バネの復元力により、上記係合穴に係合した上記鉤部が係合穴の側壁に付勢されることによって、上記鉤部と係合穴による上記第１のリードフレームと第２のリードフレームとの係止を保持することを特徴とする半導体レーザモジュール。