JP3925690B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野に用いられる半導体レーザモジュールに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
近年、半導体レーザ（レーザダイオード）は、光通信において信号用光源や光ファイバ増幅器の励起用光源として大量に用いられるようになってきた。半導体レーザが光通信において信号用光源や励起用光源として用いられる場合には、半導体レーザからのレーザ光を光ファイバに光学的に結合させたデバイスである半導体レーザモジュールとして使用される場合が多い。
【０００３】
図１５の（ａ）には、従来の半導体レーザモジュールの構成例が示されている。この図に示す半導体レーザモジュールは、レーザ光を出射するレーザダイオード（半導体レーザ）１を有し、該レーザダイオード１のレーザ光出射端面３１に対向させて、ファイバレンズのレンズ部１４を有する光ファイバ４が設けられ、光ファイバ４は金属製のスリーブ３に収容されている。光ファイバ４は、前記レーザダイオード１から出射される光を、レンズ部１４を介して受光して伝送する。レンズ部１４は例えば楔型を呈したファイバレンズである。
【０００４】
前記スリーブ３は固定部材６，７に支持されてベース２上に搭載され、固定されている。固定部材６，７は互いに光ファイバ４の長手方向に間隔を介した位置で光ファイバ４を支持する態様と成している。前記レーザダイオード１はヒートシンク２２を介してベース２上のＬＤボンディング部２１上に搭載され、固定されている。また、ベース２上にはモニタフォトダイオード固定部品３９を介してモニタフォトダイオード９が搭載されており、レーザダイオード１の出力をモニタする構成と成している。ベース２はサーモモジュール２５に搭載されている。
【０００５】
このサーモモジュール２５、前記ベース２、前記レーザダイオード１、前記光ファイバ４、前記固定部材６，７はパッケージ２７に収容されており、該パッケージ２７の底板２６に前記サーモモジュール２５が搭載されている。サーモモジュール２５は、ベース側板材１７と、底板側板材１８と、これら板材１７，１８に狭着されるペルチェ素子１９とを有している。
【０００６】
前記固定部材６，７と前記ベース２とは、ＹＡＧ溶接（周知のＹＡＧレーザによる溶接）等により第１のレーザ溶接部１０でレーザ溶接されている。同様に、固定部材６，７と前記スリーブ３とは第２のレーザ溶接部１１でレーザ溶接されている。第２のレーザ溶接部１１は第１のレーザ溶接部１０よりも図のＹ方向（パッケージ底板２６に対し垂直な方向であり、前記光ファイバ４の光軸Ｚ方向に対し垂直な方向）の高さが高い位置に形成されている。
【０００７】
なお、上記のようにスリーブ３と固定部材６，７とベース２をレーザ溶接により固定するので、ベース２や固定部材６，７を熱伝導率が低く、レーザ溶接性に富む金属製にする必要がある。また、ベース２上には固定部材６，７を介して光ファイバ４を搭載することから、ベース２および固定部材６，７の材質は、光ファイバ４と線膨張係数が近い材質であることが好ましい。そのため、従来の半導体レーザモジュールにおいて、ベース２と固定部材６，７はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金であるコバール（商標）により形成されている。
【０００８】
また、例えば前記パッケージ２７の底板２６はＣｕ−Ｗ合金のＣｕＷ２０（重量比はＣｕが２０％、Ｗが８０％）により形成されており、サーモモジュール２５のベース側板材１７と底板側板材１８は共にＡｌ_２Ｏ_３により形成されている。
【０００９】
上記半導体レーザモジュールにおいて、レーザダイオード１と光ファイバ４とは調心されている。レーザダイオード１から出射されたレーザ光を光ファイバ４で受光して光ファイバ４内を伝送し、所望の用途に供される。
【００１０】
また、半導体レーザモジュールにおいて、レーザダイオード１を駆動するために電流を流すと、発熱によりレーザダイオード１の温度が上昇する。この温度上昇はレーザダイオード１の発振波長と光出力の変化を引き起こす原因となるため、半導体レーザモジュールの使用時には、レーザダイオード１の近傍に固定されたサーミスタ（図示せず）によりレーザダイオード１の温度を測定する。そして、この測定値に基づいてサーモモジュール２５を作動させ、サーモモジュール２５に流す電流を制御することによってレーザダイオード１の温度を一定に保つ制御が行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の半導体レーザモジュールにおいては、種々の要因により、ベース２が撓むことがあった。例えば、図１５に示す例では、ベース２をコバールにより形成し、サーモモジュールのベース側板材１７をＡｌ_２Ｏ_３により形成している。そのため、両者の線膨張係数が大きく異なることから、半導体レーザモジュール使用時のサーモモジュール２５の作動に伴って、例えば図１５の（ｂ）に示すようにベース２が撓む。そのため、レーザダイオード１とレンズ部１４との位置が調心位置からずれ、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率が低下してしまうといった問題が生じた。
【００１２】
また、例えば半導体レーザモジュールを使用せずに４０〜５０℃の高温環境下で放置したときにも、上記ベース２とサーモモジュール２５のベース側板材１７との線膨張係数の違いによって同様にベース２が撓む。そして、レーザダイオード１とレンズ部１４との光結合がずれる。そのため、半導体レーザモジュールを使用しようとしたときに、完全に元の状態に戻らずに光結合のずれが残ったままとなってしまうといった問題もあった。
【００１３】
特に、従来の半導体レーザモジュールにおいては、スリーブ３と固定部材６，７との固定部である第２のレーザ溶接部１１は、固定部材６，７とベース２とのレーザ固定部である第１のレーザ溶接部１０よりも図のＹ方向の高さが約１６００μｍ程度高い位置に形成されている。そのために、ベース２の撓みが生じたときに第１のレーザ溶接部１０を支点としてスリーブ３が大きく位置ずれし、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率の低下の割合が大きかった。
【００１４】
上記のように、半導体レーザモジュールの使用時および放置時の使用環境温度変化に応じてレーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率が低下すると、光ファイバ４によって受光伝送する光の強度が小さくなる。そのため、半導体レーザモジュールを適用した光通信システム等を適切に動作できなくなってしまい、問題であった。
【００１５】
本発明は上記従来の課題を解決するために成されたものである。本発明の目的は、使用環境温度変化によらず、レーザダイオードと、その光ビームを光ファイバに導くレンズ部とを、高精度で光結合することができる信頼性の高い半導体レーザモジュールを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、レーザダイオードと、該レーザダイオードから出射される光をレンズ部を介して受光して伝送する光ファイバと、前記レンズ部をレーザ溶接によって支持する固定部材と、該固定部材と前記レーザダイオードを直接又は間接に搭載するベースと、前記レーザダイオード、前記レンズ部、前記固定部材、前記ベースを収容するパッケージとを有し、該パッケージの底板に前記ベースが直接的に又はサーモモジュールを介して搭載されている半導体レーザモジュールであって、前記ベースは前記固定部材を介してレンズ部を搭載する固定部材搭載部材と、レーザダイオードを搭載するレーザダイオード搭載部材とを備え、少なくとも前記レーザダイオードと前記レンズ部との光結合部分の両側には前記レーザダイオードの搭載領域のベース面よりも上側に壁部を突き出して該壁部を前記レンズ部から少なくとも前記レーザダイオードの側部まで延在した撓み防止手段が形成されており、前記固定部材搭載部材は前記レーザダイオード搭載部材よりも熱伝導率の低い材料で形成してレーザ溶接性を良好にすべく構成され、前記レーザダイオード搭載部材は前記固定部材搭載部材よりも熱伝導率の高い材料で形成して前記レーザダイオードで発生した熱の伝熱冷却を良好にすべく構成されていることをもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
さらに、第２の発明は、レーザダイオードと、該レーザダイオードから出射される光をレンズ部を介して受光して伝送する光ファイバと、前記レンズ部を支持する固定部材と、該固定部材と前記レーザダイオードを直接又は間接に搭載するベースと、前記レーザダイオード、前記レンズ部、前記固定部材、前記ベースを収容するパッケージとを有し、該パッケージの底板に前記ベースが直接的に又はサーモモジュールを介して搭載されている半導体レーザモジュールであって、前記ベースは前記固定部材を介してレンズ部を搭載する固定部材搭載部材と、レーザダイオードを搭載するレーザダイオード搭載部材とを備え、少なくとも前記レーザダイオードと前記レンズ部との光結合部分の両側には前記レーザダイオードの搭載領域のベース面よりも上側に壁部を突き出して該壁部を前記レンズ部から少なくとも前記レーザダイオードの側部まで延在した撓み防止手段が形成されており、前記ベースはレーザダイオード搭載部材のレーザダイオード搭載領域を避けた該レーザダイオード搭載部材の一端部位置の上側に固定部材搭載部材を配置固定されて、前記レーザダイオード搭載部材の底面と前記固定部材搭載部材の底面との間には固定部材搭載部材の底面が上側となる段差が形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２０】
また、第３の発明は上記第１又は第２の発明の構成に加え、前記ベースを搭載するサーモモジュールを有し、該サーモモジュールはパッケージの底板に搭載されており、前記サーモモジュールは、ベース側板材と、底板側板材と、これら板材に狭着されるペルチェ素子とを有し、ベースのレーザダイオード搭載部材は前記サーモモジュール上に接触させて配置されており、前記レーザダイオード搭載部材は前記ベースの固定部材搭載部材の線膨張係数と前記サーモモジュールのベース側板材の線膨張係数との間の範囲内の線膨張係数を有する材質により形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
さらに、第４の発明は、上記第１乃至第３のいずれか１つの発明の構成に加え、前記レーザダイオード搭載部材は固定部材搭載部材よりも高い熱伝導率を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２２】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか１つの発明の構成に加え、前記パッケージの底板はベースのレーザダイオード搭載部材と略同一の線膨張係数を有する材質で形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２３】
さらに、第６の発明は、上記第１乃至第５のいずれか１つの発明の構成に加え、前記固定部材搭載部材の固定部材を搭載する固定部材搭載部と固定部材とはレーザ溶接によって固定され、前記固定部材とレンズ部もレーザ溶接によって固定され、前記固定部材搭載部と前記固定部材とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部と、前記固定部材と前記レンズ部側とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部とは、前記パッケージ底板に対し垂直な方向の高さが略同じ高さである構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２４】
さらに、第７の発明は、上記第６の発明の構成に加え、前記第１のレーザ溶接部と第２のレーザ溶接部のパッケージ底板に対する高さは、レーザダイオードからレンズ部を透過するレーザビームの光軸の高さと同じ高さである構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。図１には、本発明に係る半導体レーザモジュールの第１実施形態例の要部構成が断面図により示されている。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態例の半導体レーザモジュールは、レーザダイオード１と、レンズ部１４を有する光ファイバ４と、レンズ部１４を収容するレンズ部固定部材としてのスリーブ３と、スリーブ３の支持固定を介して光ファイバ４とその先端のレンズ部１４を支持する固定部材６，７（７ａ，７ｂ）と、該固定部材６，７とレーザダイオード１を直接又は間接に搭載するベース２と、サーモモジュール２５をパッケージ２７内に収容して形成されている。
【００２７】
光ファイバ４のレンズ部１４はファイバレンズであり、具体的には例えば図７に示す構成の楔型のアナモルフィック（回転非対称）レンズである。この楔型ファイバレンズからなるレンズ部１４の先端側は、図２、図３、図７に示すように、先端の稜線１４ａがレーザダイオード１の活性層（図示せず）と同一平面に配置されるように、該レーザダイオード１のレーザ光出射端面３１に対向している。稜線１４ａは図では直線状に示されているが、光ファイバ４のコアに光を効率良く入射できるよう、実際には拡大すると曲面状に形成されている。
【００２８】
本実施形態例では、ベース２は、レーザダイオード１を搭載するレーザダイオード搭載部材８と、固定部材６，７を搭載する固定部材搭載部材５の２部品から構成されている。
【００２９】
レーザダイオード搭載部材８はサーモモジュール２５上にサーモモジュール２５と接触して配置されている。図１、図２、図４に示すように、レーザダイオード搭載部材８の上部側には該レーザダイオード搭載部材８と一体部材で構成されるＬＤボンディング部２１が設けられてレーザダイオード搭載領域を形成している。前記固定部材搭載部材５はレーザダイオード搭載部材８のレーザダイオード搭載領域を避けた位置に配置されている。
【００３０】
図４は、ベース２を分解状態で示す斜視図である。図４にハッチングを付して示す銀ロウ接合部４６により、固定部材搭載部材５がレーザダイオード搭載部材８上に固定されている。
【００３１】
レーザダイオード搭載部材８は、前記固定部材搭載部材５の線膨張係数と前記サーモモジュール２５のベース側板材１７の線膨張係数との間の範囲内の線膨張係数を有する材質により形成される。
【００３２】
具体的には、本実施形態例において、固定部材搭載部材５はコバールにより形成し、レーザダイオード搭載部材８はＣｕ−Ｗ合金のＣｕＷ１０（重量比はＣｕが１０％、Ｗが９０％）により形成している。ＣｕＷ１０の線膨張係数は６．５×１０^−６／Ｋ、Ａｌ_２Ｏ_３の線膨張係数は６．７×１０^−６／Ｋである。
【００３３】
ＣｕＷ１０は、熱伝導率が１８０〜２００（Ｗ／ｍ・Ｋ）であり、コバールの熱伝導率である１７〜１８（Ｗ／ｍ・Ｋ）の約１０倍の熱伝導率を有している。
【００３４】
パッケージ２７の底板２６はベース２のレーザダイオード搭載部材８と同一材質であるＣｕＷ１０により形成し、それにより、底板２６の線膨張係数とレーザダイオード搭載部材８の線膨張係数が同一と成されている。
【００３５】
図１〜図３に示すように、固定部材搭載部としての固定部材搭載部材５と光ファイバ４およびスリーブ３の固定部材６，７とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部１０が形成されている。前記固定部材６，７と前記スリーブ３とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部１１（１１ａ，１１ｂ）が形成されている。第１のレーザ溶接部１０と第２のレーザ溶接部１１とは前記パッケージ底板２６に対し垂直な方向において略同じ高さ（高さの差が±５００μｍ以内、好ましくは±５０μｍ以内）に形成されている。
【００３６】
また、固定部材６側の第１、第２のレーザ溶接部１０，１１の高さは光ファイバ４の中心（ここでは稜線１４ａ）と同じ高さになっている。
【００３７】
ここで、固定部材搭載部材５と固定部材６，７をレーザ溶接する際、該固定部材搭載部材５の上面と固定部材６，７の上面とが面一（±１００μｍ以内）となるようにすれば、製品ごとにレーザ溶接部１０の高さを容易に均一にすることができるので好ましい。
【００３８】
ベース２には、少なくとも前記レーザダイオード１と前記光ファイバ４との光結合部分両側に撓み防止手段が形成されている。この撓み防止手段は、図３、図４に示すように、前記光ファイバ４の側部両側のベース領域に、光ビームの進行方向、ここでは光ファイバ４の長手方向に沿って形成された壁部１５を有している。
【００３９】
図２３は、壁部１５を備えた撓み防止手段の基本構成を示す概念図である。壁部１５は、図２３に示すように、少なくともレーザダイオード１におけるレーザ光の出射端面３１とレンズ部１４の受光端３２を結ぶ軸線部３３の側部両側に設けられる。従って、レーザダイオード１と光ファイバ４との間の撓みが防止され、光結合率の低下が防止される。
【００４０】
本実施形態例では、壁部１５は、図３に示すように、固定部材搭載部材５の長手方向全領域（同図の破線枠Ｂ内の領域）に設けられている。
【００４１】
また、本実施形態例において、壁部１５は固定部材搭載部材５と一体部材により形成されている。図５に示すように、壁部１５は固定部材搭載部材５の底部１６から少なくとも上側に立設されている。そして、固定部材搭載部材５は前記光結合部分である軸線部３３を囲うように、レーザダイオード１の光軸に直交する断面での断面形状が略Ｕ字形状に形成されている。このような断面略Ｕ字のベース構成は、本実施形態例においては撓み防止手段の一部を構成しており、長手方向の撓みに対して非常に強い。
【００４２】
また、図４に示すように、壁部１５の一端部はアーム部５ｅを成し、固定部材搭載部材５の底部１６の端部よりも突出形成されて、レーザダイオード搭載部材８のＬＤボンディング部２１の配設領域まで伸設されている。本実施形態例では、このようにアーム部５ｅを形成することにより、銀ロウ接合部４６の接触面積を増やしている。このアーム部５ｅとレーザダイオード搭載部材８の接続構成が、レーザダイオード１の光軸に直交する断面での断面形状が略Ｕ字状となっており、本実施形態例における撓み防止手段の一部を形成している。
【００４３】
さらに、図３、図４に示すように、固定部材搭載部材５において、壁部１５と、該壁部１５の直交方向に形成された壁部３５によって嵌合凹部３７が形成されている。固定部材６，７は嵌合凹部３７に嵌合収納された状態で、第１のレーザ溶接部１０により溶接固定されている。
【００４４】
なお、本実施形態例において、固定部材搭載部材５を形成する際に、図４に示すように、例えば固定部材６，７の嵌合凹部３７とスリーブ３の挿入部３８を刳り貫いた形状に成形することにより、壁部１５と固定部材固定用壁部３５を一体的に形成した固定部材搭載部材５を得ることができる。
【００４５】
図２、図３に示すように、固定部材６，７は互いに光ファイバ４の長手方向に間隔を介した位置で光ファイバ４を支持している。レーザダイオード１に最も近い側に位置する固定部材６は、図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、光ファイバ４を両側部から挟持する挟持部２８を備えた一体部品により形成されている。
【００４６】
なお、固定部材６の形状は図６の（ｂ）に示すように挟持部２８をアーム状に形成すると、レーザ溶接部１１ｂを固定する前にレーザ溶接部１１ａを支点としてスリーブ３ごと光ファイバ４を回動させた際に（この回動はレーザダイオード１とレンズ部１４の調心のために行われる）、レーザ溶接部１１ａに加わる応力が、挟持部２８のアームの変形応力に分散され、応力集中を防止できる。
【００４７】
ベース２の固定部材搭載部材５はサーモモジュール２５における光ファイバ搭載側端部（図１の右側端部）より光ファイバ長手方向に突出して設けられている。さらに、前記固定部材搭載部材５はレーザダイオード搭載部材８における光ファイバ搭載側端部よりも光ファイバ長手方向に突出して設けられていることである。また、本実施形態例において、前記スリーブ３はサーモモジュール２５における光ファイバ搭載側端部から突出した固定部材搭載部材５に固定されている。
【００４８】
図２に示すように、レーザダイオード搭載部材８は、レーザダイオード１に近い側に位置する固定部材６の下部側を、固定部材搭載部材５を介して支持する補強部２０を有しており、該補強部２０の下面はサーモモジュール２５に接触していない。本実施形態例において、補強部２０は直方体形状に形成されている。
【００４９】
なお、本実施形態例において、図８の（ａ）に示すように、前記レーザダイオード１はＡｕＳｎ等の半田材４０によってヒートシンク２２上に固定されている。そして、ヒートシンク２２はＡｕＳｎ等の半田材４１によってレーザダイオード搭載部材８上に固定されている。ヒートシンク２２はＡｌＮ、ＳｉＣやダイヤモンド等の高熱伝導性材料により形成されている。
【００５０】
また、図８の（ｂ）に示すように、モニタフォトダイオード固定部３９は半田材４３によりベース２のレーザダイオード搭載部材８上に固定されている。モニタフォトダイオード固定部３９は主にアルミナにより形成されている。モニタフォトダイオード固定部３９の表面にはＡｕメッキパターン５０が形成され、このメッキパターン上にフォトダイオード９がＡｕＳｎ、ＡｕＳｉ等の半田材４４により固定されている。
【００５１】
本実施形態例は以上のように構成されており、本実施形態例においても従来例と同様に、半導体レーザモジュールの使用時には、レーザダイオード１から出射する光を光ファイバ４に受光させ、伝送させることが行なわれる。
【００５２】
また、このとき、本実施形態例でも従来例と同様にサーモモジュール２５によるレーザダイオード１の温度制御が行なわれる。
【００５３】
本実施形態例では、ベース２はレーザダイオード搭載部材８と固定部材搭載部材５の、２部品から構成されており、熱膨張特性と熱伝導特性の観点から最適化されている。具体的には、サーモモジュール２５のベース側板部材１７に接触するベース２のレーザダイオード搭載部材８は、その上側に設けられている固定部材搭載部材５の線膨張係数とサーモモジュール２５のベース側板材１７の線膨張係数との間の範囲内の線膨張係数を有する材質（言い換えればコバールとＡｌ_２Ｏ_３の間の線膨張係数を有するＣｕＷ１０）により形成されている。そのために、従来例のようにコバールにより形成したベース２をＡｌ_２Ｏ_３からなるベース側板材１７上に直接接触して設ける場合に比べ、使用環境温度変化によって生じるベース２の撓みが緩和される。
【００５４】
したがって、本実施形態例によれば、使用環境温度変化に起因したレーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下を抑制することができる。
【００５５】
固定部材搭載部材５はコバールにより形成されており、コバールは光ファイバ４と線膨張係数がほぼ同一である。そのため、光ファイバ４との線膨張係数の違いによって光ファイバ４に悪影響を及ぼすことを抑制できる。
【００５６】
レーザダイオード搭載部材８は、熱伝導性が良好で、コバールの熱伝導率の約１０倍の熱伝導率を有するＣｕＷ１０により形成されている。そのために、レーザダイオード１で発生した熱を、ヒートシンク２２、レーザダイオード搭載部材８を介して効率的にサーモモジュール２５側に伝え、サーモモジュール２５によってレーザダイオード１を効率的に冷却することができる。
【００５７】
そのため、本実施形態例によれば、レーザダイオード１およびサーモモジュール２５の消費電力を小さくでき、消費電力の小さい半導体レーザモジュールとすることができるし、サーモモジュール２５の撓み量を小さくすることができる。
【００５８】
また、本実施形態例によれば、レーザダイオード搭載部材８とパッケージ２７の底板２６の線膨張係数を同一としているので、半導体レーザモジュールの使用環境温度変化が生じたときにサーモモジュール２５の上下両側に同じ応力が加わり、サーモモジュール２５の撓みが相殺される。したがって、本実施形態例によれば、使用環境温度変化に起因したレーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下をより一層効率的に抑制することができる。
【００５９】
また、本実施形態例では、固定部材搭載部材５が熱伝導率の低いコバールで形成されているために、固定部材搭載部材５におけるスリーブ３のレーザ溶接性が良好である。
【００６０】
さらに、本実施形態例によれば、ベース２の固定部材搭載部材５と光ファイバ収容用のスリーブ３の固定部材６，７とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部１０と、固定部材６，７とスリーブ３とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部１１とは、パッケージ底板２６に対し垂直な方向の高さが略同じ高さに形成されている。そのために、たとえ多少ベース２の撓みが生じても、この撓みによってスリーブ３が第１のレーザ溶接部１０を支点に大きく位置ずれすることを防止できる。
【００６１】
したがって、本実施形態例の半導体レーザモジュールは、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率の低下をさらにより一層効率的に抑制することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態例によれば、ベース２の固定部材搭載部材５に、光ファイバ４の長手方向に沿って壁部１５を形成することにより、ベース２の撓みを防止する撓み防止手段を形成しているので、光ファイバ長手方向に沿ったベース２の撓みを抑制できる。
【００６３】
なお、本実施形態例の半導体レーザモジュールに適用している光ファイバ４は、先端の稜線１４ａがＸ−Ｚ平面に平行な楔型のレンズ部１４を有するものである。この種のレンズ部１４を有する光ファイバ４とレーザダイオード１との光結合は、特に前記Ｙ方向の位置ずれの影響を受けやすい。そのため、ベース２が光ファイバ４の長手方向に沿って撓むと、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下が顕著に起こりやすい。
【００６４】
しかしながら、本実施形態例では、上記のように、撓み防止手段によってベース２の光ファイバ長手方向に沿った撓みを抑制できるので、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率の低下を非常に効率的に抑制することができる。
【００６５】
特に、本実施形態例の半導体レーザモジュールにおいて、レーザダイオード１から出射される光は、光ファイバ４の先端側から光ファイバ４に入射するので、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合に際し、レーザダイオード１と光ファイバ４のレーザ光受光端３２との位置ずれを抑制することは極めて重要である。したがって、上記軸線部３３におけるベース２の撓みを抑制することは極めて重要である。
【００６６】
また、同様に、固定部材６によるスリーブ３の固定位置がずれると、例えば固定部材６よりもレーザダイオード１から遠い固定部材７によるスリーブ３の固定位置がずれる場合に比べ、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下が大きい。このことから、固定部材６の配設領域におけるベース２の撓みを抑制することは極めて重要である。
【００６７】
そこで、本実施形態例では、壁部１５を、レーザダイオード１におけるレーザ光の出射端面３１と光ファイバ４におけるレーザ光の受光端３２を結ぶ軸線部３３の側部両側とした。そして、レーザダイオード１に近い側に位置する固定部材６の側部両側を含む固定部材搭載部材５の光ファイバ長手方向に沿った領域に設けた。それにより、上記軸線部３３および固定部材６の配設領域におけるベース２の光ファイバ長手方向の撓みを抑制している。
【００６８】
さらに、本実施形態例では、壁部１５を固定部材搭載部材５の底部１６から上側に立設し、撓み防止手段が上記軸線部３３を囲うようにレーザダイオード１の光軸に直交する断面でのベース２の断面形状を略Ｕ字状に形成した構成を有している。それゆえ、軸線部３３におけるレーザダイオードの光軸に直交する方向（図３のＸ方向）の撓みも抑制できる。
【００６９】
そのため、本実施形態例の半導体レーザモジュールは、半導体レーザモジュールの使用環境温度変化に応じたベース２の撓みを効果的に抑制でき、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下を非常に効率的に抑制することができる。
【００７０】
さらに、本実施形態例では、壁部１５を固定部材搭載部材５と一体部材により形成している。そのために、壁部１５を固定部材搭載部材５と別部品により構成し、これらを接着するときのように壁部１５と固定部材搭載部材５との接続による強度低下が生じることが防止されている。そのため、簡単な構成の撓み防止手段により、ベース２の撓みを効果的に抑制することができる。
【００７１】
さらに、本実施形態例によれば、レーザダイオード１に近い側で光ファイバ４を支持固定する固定部材６は、光ファイバ４を両側部から挟持する挟持部２８を備えた一体部品により形成している。そのために、光ファイバ４を片側ずつ支持する固定部品により固定部材５を形成する場合に比べ、挟持部２８の両側を光ファイバ４の下方において連結する連結部４９があるので、図３、図６のＸ方向のベース２の撓みを抑制することができる。したがって、本実施形態例によれば、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下をさらにより一層効率的に抑制することができる。
【００７２】
さらに、本実施形態例によれば、ベース２の固定部材搭載部材５をサーモモジュール２５における光ファイバ搭載側端部より光ファイバ長手方向に突出して設けている。そのために、サーモモジュール２５に接触していない部分（突出部分）はサーモモジュール２５の撓みの影響を受けることはない。なお、固定部材搭載部材５の突出長Ｌ（図１参照）が長すぎると、該突出長Ｌの突出部の重みでレーザダイオード搭載部材８に対する接着強度が不足するため、該突出部が外的衝撃等により振動を受けた場合に接着が剥がれてしまう可能性があるので、Ｌ≦５ｍｍとすることが好ましい。
【００７３】
そして、本実施形態例において、スリーブ３はサーモモジュール２５における光ファイバ搭載側端部から突出した固定部材搭載部材５に固定されているために、スリーブ３がサーモモジュール２５の撓みの影響を非常に受け難くなる。そのため、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下をさらにより一層効率的に抑制することができる。
【００７４】
さらに、本実施形態例によれば、固定部材搭載部材５をレーザダイオード搭載部材８における光ファイバ搭載側端部よりも光ファイバ長手方向に突出して設けている。そのために、この突出部分に搭載されている固定部材６，７やスリーブ３、光ファイバ４がレーザダイオード搭載部材８の撓みの影響を受けることを抑制し得る。このことによって、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下をさらにより一層効率的に抑制することができる。
【００７５】
さらに、本実施形態例によれば、レーザダイオード搭載部材８はレーザダイオード１に近い側に位置する固定部材６の下部側に形成された補強部２０を有している。そのために、たとえ固定部材搭載部材５に前記Ｙ方向の振動が加えられたとしても、この振動の支点を固定部材６よりもレーザダイオード１から遠い側にすることができ、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下を抑制することができる。
【００７６】
また、本実施形態例によれば、補強部２０を設けることによりレーザダイオード搭載部材８と固定部材搭載部材５の接触面積を広く取ることができるので、両者を機械的に強固に固定できる。なお、前記補強部２０の下面はサーモモジュール２５に接触していないために、補強部２０がサーモモジュール２５の撓みの影響を受けることはない。
【００７７】
従来のように、使用環境温度変化によって、例えば図１６の（ａ）に示すようにベース２が撓むと、同図の（ｂ）に示すように、図の鎖線で示す位置に調心されている光ファイバ４が、図の実線で示す位置にずれる。このずれにより、光ファイバ４のレーザ光受光端３２とレーザダイオード１の距離がＡからＢに変化する。そうすると、図９の特性線ｂに示すように、光ファイバ４のレーザ光受光端３２とレーザダイオード１の出射端面３１との距離に依存するモニタートラッキングエラーΔＩｍが、半導体レーザモジュールの使用環境温度変化に伴って大きく変化する。ここでモニタートラッキングエラーΔＩｍは以下の通り定義付けされている。
【００７８】
ΔＩｍ＝（Ｉｍ（Ｔ）−Ｉｍ（２５°））／Ｉｍ（２５°）
なお、Ｉｍ（Ｔ）はＴ（℃）におけるモニタ電流値、Ｉｍ（２５°）は２５℃におけるモニタ電流値である。
【００７９】
例えば、従来の半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザモジュールの周囲温度が２５℃から８５℃まで変化すると、上記特性線ｂに示すように、モニタートラッキングエラーはｓｉｎカーブ１周期分変化し、その変化量も大きい。
【００８０】
それに対し、本実施形態例によれば、図９の特性線ａに示すように、モニタートラッキングエラーは０からほとんど変化しておらず、周囲温度が７５℃になっても、その値は特性線ｂに示した従来例の変化量の８分の１程度である。つまり、本実施形態例においては、使用環境温度が変化しても、レーザダイオード１の出射端面３１と光ファイバ４のレーザ光の受光端３２との距離が大きく変化していないと考えられ、ベース２の撓みが効果的に防止されたことが分かる。
【００８１】
図１０には、本発明に係る半導体レーザモジュールの第２実施形態例の要部構成が、サーモモジュール２５およびパッケージ２７を省略して斜視図により示されている。また、図１１には半導体レーザモジュールの平面図がパッケージ２７を省略して示されており、図１２には、第２の実施形態例におけるベース２の構成が分解図により示されている。
【００８２】
本第２実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、本第２実施形態例が上記第１実施形態例と異なる特徴的なことは、ベース２を構成する固定部材搭載部材５とレーザダイオード搭載部材８の形状を、図１０〜図１２に示す構成としたことである。
【００８３】
すなわち、本第２実施形態例では、ベース２の撓み防止手段を、固定部材搭載部材５とレーザダイオード搭載部材８の両方により形成している。本第２実施形態例において、レーザダイオード１におけるレーザ光の出射端面３１と光ファイバ４におけるレーザ光の受光端３２を結ぶ軸線部３３の側部両側に設けた壁部１５と、レーザダイオード１に近い側に位置する固定部材６の側部両側に設けた壁部１５は、レーザダイオード搭載部材８と一体部材により構成している。
【００８４】
本第２実施形態例は以上のように構成されており、本第２実施形態例も上記第１実施形態例とほぼ同様の効果を奏することができる。
【００８５】
なお、レンズ部１４をファイバレンズで構成したタイプの本発明の半導体レーザモジュールは上記各実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、撓み防止手段を光ファイバ４の支持部の片側に設ける場合、互いに光ファイバ４の長手方向に間隔を介した位置で光ファイバ４を支持する態様の固定部材（上記各実施形態例では固定部材６，７）のうち、少なくともレーザダイオード１に最も近い側に位置する固定部材の側部に撓み防止手段を設けると、光ファイバ４のレーザダイオード１に近い側の支持位置のずれを抑制できる。そのために、ベース２の撓みによるレーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下を効率的に抑制できる。このことから、撓み防止手段を少なくともレーザダイオード１に最も近い側に位置する固定部材の側部に設けることが好ましい。
【００８６】
また、上記各実施形態例では、レーザダイオード１から最も遠い側に位置する固定部材７は、スリーブ３を挟む両側に１つずつ配置された固定部材７ａ，７ｂを有する構成としたが、固定部材７は、図１３の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、光ファイバ４を両側部から挟持する挟持部６１を備えた一体部品により形成してもよい。
【００８７】
スリーブ３を挟む２つの固定部材７ａ，７ｂを設けた場合、スリーブ３をしっかりと挟着固定できる反面、例えば図１４に示すように、光ファイバ４の光軸に対する固定部材７ａ，７ｂの傾きが互いに異なってしまったり、固定部材７ａとスリーブ３との隙間と、固定部材７ｂとスリーブ３との隙間とを略等距離にする作業が難しくなる可能性がある。これに対し、上記のように、固定部材７を一体部品により形成すると、光ファイバ４の光軸に対する固定部材７ａ，７ｂの傾きは互いに等しくなり、また、上記隙間を等距離に調節しやすい。
【００８８】
したがって、固定部材７を一体部品により形成すると、スリーブ３と固定部材７をＹＡＧ溶接などにより溶接固定する際の、固定強度のばらつきを抑制することができる。
【００８９】
なお、固定部材７とスリーブ３との接触部分は、溶接用のレーザ照射が行われるだけなので、固定部材７とスリーブ３との接触部分は小さい方が好ましく、固定部材７の形状は図１３の（ａ）、（ｂ）に示すように、挟持部６１をアーム状に形成することが好ましい。
【００９０】
さらに、上記各実施形態例では、ベース２は固定部材搭載部材５とレーザダイオード搭載部材８との２つの部材を結合して構成したが、ベース２は固定部材６，７を搭載する固定部材搭載部と、レーザダイオード１の搭載部が１枚の板に形成された１つの部材により形成してもよい。この場合でも、壁部材を設けたり、上記固定部材搭載部と固定部材６，７とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部１０と、固定部材６とスリーブ３とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部１１とを、パッケージ底板２６に対し垂直な方向の高さが略同じ高さになるようにすることにより、ベース２が撓んだときに生じるスリーブ３の位置ずれを従来の半導体レーザモジュールに比べて小さくすることができる。そして、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下を抑制することができる。
【００９１】
さらに、上記各実施形態例では、光ファイバ４は楔型のレンズ部１４を有する構成としたが、光ファイバ４は楔型以外のアナモルフィックレンズのレンズ部１４を有する構成としてもよいし、例えば、図２４（ａ）、（ｂ）に示すように、全体が円錐状に形成され、先端が球面状に形成された先球レンズ等、アナモルフィックレンズ以外のファイバレンズのレンズ部１４を有する構成としてもよい。
【００９２】
さらに、上記第１，第２の各実施形態例では、レーザダイオード搭載部材８はレーザダイオード１に最も近い側に位置する固定部材６の下部側に補強部２０を形成したものとしたが、補強部２０は省略することもできる。ただし、補強部２０を設けることにより、固定部材搭載部材５の図のＹ方向の振動を抑制できるため、補強部２０を設けることが好ましい。なお、補強部２０の形状は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、例えば図２の斜線Ａに示すようなテーパ面を有する構成としてもよい。
【００９３】
さらに、上記第１，第２の各実施形態例では、レーザダイオード１に最も近い側に位置する固定部材６は図６に示したような挟持部２８を備えた一体部品により形成したが、固定部材６の構成は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。ただし、固定部材６を上記各実施形態例のように構成すると、ベース２のＸ方向の撓みを抑制することができる。
【００９４】
次に、レンズ部１４をディスクリート・レンズとしたタイプの、本発明の半導体レーザモジュールの各実施形態例を以下に説明する。
【００９５】
本発明に係る半導体レーザモジュールの第３実施形態例の要部構成は、図１８の断面図により示されており、本第３実施形態例の半導体レーザモジュールにおけるベース周辺構成が図１７に斜視図により示されている。
【００９６】
図１７、図１８に示すように、第３実施形態例の半導体レーザモジュールは、レーザダイオード１と、該レーザダイオード１に光結合するレンズ部としてのディスクリート・レンズ（第１のレンズ）１４を有している。ディスクリート・レンズ１４とレーザダイオード１は、ベース２上に搭載されており、ベース２は、発光素子搭載部としてのレーザダイオード搭載部材８と、ディスクリート・レンズ１４およびその固定部材としてのレンズホルダ２４を搭載する固定手段搭載部材５とを有している。
【００９７】
ベース２とレーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４はパッケージ２７内に収容されている。ベース２はパッケージ２７の底板２６上に直接固定されており、レーザダイオード搭載部材８がパッケージ底板２６と接触して配置されている。
【００９８】
レーザダイオード搭載部材８の上部側には該レーザダイオード搭載部材８と一体部材で構成されるＬＤボンディング部２１が設けられてレーザダイオード搭載領域と成している。前記レーザダイオード１はＬＤボンディング部２１上にヒートシンク２２を介して固定されている。また、ＬＤボンディング部２１上に設けられた固定部４８上にサーミスタ２９が固定されている。
【００９９】
この第３実施形態例において、レーザダイオード搭載部材８は、レーザダイオード１から発生する熱の放熱性の観点から、熱伝導率が１５０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導率を有するＣｕ−Ｗ合金のＣｕＷ２０（重量比はＣｕが２０％、Ｗが８０％）により形成されている。したがって、第３実施形態例においても、レーザダイオード１から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【０１００】
レーザダイオード搭載部材８のＬＤボンディング部２１の後方側には、レーザダイオード１の出力をモニタするため、モニタ用のフォトダイオード９が取り付けられたモニタフォトダイオード固定部３９が図１７のハッチングで示す位置４７に配置されている。また、前記固定手段搭載部材５はレーザダイオード搭載部材８のＬＤボンディング部２１の前方側に配置されている。固定手段搭載部材５は、図１９にハッチングを付して示す銀ロウ接合部４６によりレーザダイオード搭載部材８上に固定されている。
【０１０１】
固定手段搭載部材５は基部５ａの両側に光軸方向（レーザダイオード１の光軸方向）に延びる壁部５ｂが立設形成されることにより、レーザダイオード１の光軸に直交する断面での断面形状が略Ｕ字形状に形成されている。また、固定手段搭載部材５には側壁部５ｂの後端部から光軸方向後方側にアーム部５ｅが突出形成されており、銀ロウ接合部４６の接触面積を増やすと共に、ベース２の反りを防止している。このアーム部５ｅとレーザダイオード搭載部材８の接続構成も、レーザダイオード１の光軸に直交する断面での断面形状が略Ｕ字状となる。
【０１０２】
このように、ベース２は、少なくともレーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４との光結合部分を囲うようにレーザダイオード１の光軸に直交する断面での断面形状が略Ｕ字状に形成されている。このような壁部５ｂを含む断面略Ｕ字のベース構成は、撓みに対して非常に強く、少なくともレーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４との光結合部分のベース２の撓みを防止する撓み防止手段を構成している。
【０１０３】
図１７に示すように、前記ディスクリート・レンズ１４はレンズホルダ２４に固定され、該レンズホルダ２４は固定手段としての固定部材（レンズホルダスリーブ）６を介して前記ベース２の固定手段搭載部材５に固定されている。レンズホルダ２４および固定部材６は、ディスクリート・レンズ１４を形成するガラス材料と線膨張係数が近く、かつ、レーザ溶接性が良好なＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金のコバール（商標）により形成されている。
【０１０４】
ベース２の固定手段搭載部材５と固定部材６とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部１０と、固定部材６とレンズホルダ１４とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部１１とは、パッケージ２７の底板２６に対し垂直な方向の高さが略同じ高さに形成されている。
【０１０５】
また、固定手段搭載部材５上には、ディスクリート・レンズ１４を通過した光を通過させると共に、レーザダイオード１側に戻る光を遮断する光アイソレータ３０が配置されている。該光アイソレータ３０と固定手段搭載部材５とをレーザ溶接してなる第３のレーザ溶接部１２は、パッケージ２７の底板２６に対して垂直な方向の高さが前記第１および第２のレーザ溶接部１０，１１と略同じ高さに形成されている。
【０１０６】
なお、本第３実施形態例においては、前記Ｕ字形状は、レーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４との光結合部分から光アイソレータ３０が搭載される側の端部にかけて形成されている。
【０１０７】
また、固定手段搭載部材５には側壁部５ｂから突出壁部５ｃ，５ｄがレーザダイオード１の光軸方向に直交する方向に突出形成されており、これら突出壁部５ｃ，５ｄの間に固定部材６を挿入する構成となっている。
【０１０８】
図２２は、図１７中のＢ−Ｂ’線における固定手段搭載部材５と固定部材６と光アイソレータ３０の位置関係を示している。図２２に示すように、モジュールがα方向（光軸方向両端が上に変位する方向）に反る場合であっても、突出壁部５ｄが固定部材６と光アイソレータ３０との間に介在しているので、このα方向の固定手段搭載部材５の反りを抑制することができる。
【０１０９】
また、逆に、モジュールがβ方向（光軸方向両端が下に変位する方向）に反る場合であっても、固定部材６が光軸方向両側において突出壁部５ｃ，５ｄとレーザ溶接により固定され、光アイソレータ３０が壁部５ｄと固定されていることで、β方向の反りを抑制することができる。
【０１１０】
とくに、固定部材６と突出壁部５ｃ，５ｄとは、光軸方向に対して垂直方向に形成された面同士でレーザ溶接されているので、α方向、β方向の反りに対し、引っ張り応力、または圧縮応力が加わるだけで、剪断応力が加わらない。したがって、レーザ溶接点の破断の発生をより効果的に防止することができる。この観点から、図２２中の符号１０’で示した点において光アイソレータ３０と突出壁部５ｄとをレーザ溶接する構成とすることもできる。
【０１１１】
また、固定手段搭載部材５の壁部５ｂの上面４５の高さはレーザダイオード１の光軸の高さと略一致している。したがって、前記第１、第２、第３のレーザ溶接部１０，１１，１２の高さはいずれもレーザダイオード１の光軸の高さと略一致している。そのため、ディスクリート・レンズ１４と光アイソレータ３０の光軸はこの高さを基準に位置決めされることになり、パッケージやベース２の反りによる位置ずれを抑制することができる。
【０１１２】
固定手段搭載部材５は、固定手段搭載部材５と固定部品とのレーザ溶接性の観点から、熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。また、固定手段搭載部材５は、上記撓み防止の観点から、ヤング率を１５×１０^３ｋｇ／ｍｍ^２以上とすることが好ましい。さらに、固定手段搭載部材５は、光アイソレータを搭載することから、光アイソレータの磁性を損なわないように磁性が小さい（好ましくは磁性のない）部材であることが好ましい。
【０１１３】
第３実施形態例では、固定手段搭載部材５をＳＵＳ４３０により形成している。ＳＵＳ４３０は、熱伝導率が２６．４Ｗ／ｍＫであり、ヤング率が２０．４×１０^３ｋｇ／ｍｍ^２であり、磁性も小さいので、固定手段搭載部材５として非常に適している。
【０１１４】
図１８に示すように、前記パッケージ２７の側壁には、貫通孔５１が形成され、この貫通孔５１にはパッケージ封止用の光透過板５２が固定されている。また、貫通孔５１には第２のレンズ５３を固定したホルダ５４が挿入固定され、このホルダ５４の一端側（図の右側）に、フェルールホルダ５５が固定されている。フェルールホルダ５５にはフェルール５６が固定されており、フェルール５６には光ファイバ（シングルモード光ファイバ）５７が挿通固定されている。
【０１１５】
第３実施形態例は以上のように構成されており、レーザダイオード１から発振されたレーザ光は、ディスクリート・レンズ１４に光結合し、ディスクリート・レンズ１４を通って光アイソレータ３０に入射する。そして、光アイソレータ３０の透過光は第２のレンズ５３によって光ファイバ５７の入射側に集光され、光ファイバ５７を通って所望の用途に供される。
【０１１６】
第３実施形態例によれば、レーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４を搭載するベース２を、レーザダイオード搭載部材８と固定手段搭載部材５とにより形成している。そして、レーザダイオード１の光軸に直交する断面での固定手段搭載部材５の断面形状を略Ｕ字状に形成して、レーザダイオード搭載部材８上に固定しているので、固定手段搭載部材５によってベース２の撓み防止手段を構成し、この撓み防止手段によってベース２の撓みを抑制できる。
【０１１７】
また、第３実施形態例によれば、レンズホルダ２４を固定する固定部材６とベース２の固定手段搭載部材５とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部１０と、固定部材６とレンズホルダ２４とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部１１とは略同じ高さに（同一面上に）形成されているので、ベース２の撓みに起因したディスクリート・レンズ１４の光軸ずれが防止される。
【０１１８】
そのため、第３実施形態例は、レーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４との光結合効率の低下をより一層確実に抑制することができ、長期信頼性がより一層高い半導体レーザモジュールとすることができる。
【０１１９】
さらに、第３実施形態例によれば、光アイソレータ３０をベース２の固定手段搭載部材５上に配置し、この光アイソレータ３０を固定手段搭載部材５にレーザ溶接してなる第３のレーザ溶接部１２の高さを上記第１、第２のレーザ溶接部と略同一高さとしているので、ベース２の撓みに応じた光アイソレータ３０のずれも抑制できる。
【０１２０】
さらに、第３実施形態例によれば、固定手段搭載部材５をＳＵＳ４３０により形成しており、ＳＵＳ４３０は熱伝導率が小さいのでレーザ溶接性が良好となる。また、ＳＵＳ４３０はヤング率が高いので上記撓み防止効果を効率的に発揮することができる。さらに、ＳＵＳ４３０は磁性が小さいので光アイソレータ３０の磁性を損なうこともなく、製造性と長期信頼性が共に良好な優れた半導体レーザモジュールとすることができる。
【０１２１】
上記した第３実施形態例の半導体レーザモジュールには前記第１，第２の各実施形態例で使用されているサーモモジュール２５は使用されておらず、ベース２は直接パッケージ２７の底板２６に固定されている。一般に、半導体レーザモジュールを海底線の光アンプとして使用する場合には、サーモモジュールは使用されない場合が多い。第３実施形態例の半導体レーザモジュールはサーモモジュールを使用せずに、上記した長期信頼性が得られるので、海底線光システムや、地下設置型光システム用の光アンプに用いられる励起光源として特に好適である。
【０１２２】
図２０は半導体レーザモジュールの第４実施形態例を示す。この実施形態例の半導体レーザモジュールも前記第３実施形態例の場合と同様にレンズ部１４をディスクリート・レンズによって構成したものである。この第４実施形態例の半導体レーザモジュールはベース２をパッケージ２７の底板２６にサーモモジュール２５を介して固定したことが前記実施形態例３と異なっており、それ以外の構成は第３実施形態例と同様である。
【０１２３】
この第４実施形態例の半導体レーザモジュールも上記第３実施形態例と同様な効果を奏するが、サーモモジュール２５を設けたことによって、レーザダイオード１の温度制御の安定性をさらに高めることが可能である。
【０１２４】
上記第３，第４の実施形態例では、固定手段搭載部材５は、レーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４との光結合部分から光アイソレータ３０側の端部にかけて、レーザダイオード１の光軸に直交する断面での断面形状が略Ｕ字状に形成されていたが、少なくともレーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４との光結合部分において、固定手段搭載部材５の上記断面形状を略Ｕ字状にすればよい。
【０１２５】
さらに、上記第３，第４の実施形態例では、ベース２はレンズ搭載部材５とレーザダイオード搭載部材８とを有する構成としたが、ベース２はディスクリート・レンズ１４を搭載するレンズ搭載部を有する１つの部材により形成してもよい。
【０１２６】
この場合でも、上記レンズ搭載部と固定部材６とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部１０と、固定部材６とレンズホルダ２４とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部１１とを、パッケージ２７の底板２６に対して垂直な方向の高さが略同じ高さになるようにすることが望ましい。そうすることにより、ベース２が撓んだときに生じるディスクリート・レンズ１４の位置ずれを従来の半導体レーザモジュールに比べて小さくすることができ、レーザダイオード１とディスクリート・レンズ１４との光結合効率低下を抑制することができる。
【０１２７】
さらに、上記第３，第４の実施形態例は、固定手段搭載部材５に光アイソレータ３０を固定して形成したが、光アイソレータ３０は必ずしも固定手段搭載部材５に固定するとは限らないし、光アイソレータ３０を省略することもできる。
【０１２８】
さらに、上記第３，第４の実施形態例では、ディスクリート・レンズ１４をコリメートレンズとして用いたが、集光レンズとして用い、第２のレンズ５３を用いずに光ファイバ５７に光を結合することもできる。
【０１２９】
さらに、上記第３，第４の実施形態例では、ベース２の固定部材搭載部材５はレーザダイオード搭載部材８における光ファイバ搭載側端部よりも光ファイバ４の長手方向に突出して設けられていたが、ベース２の固定部材搭載部材５を上記のようにレーザダイオード搭載部材８より突出して設けなくてもよい。ただし、ベース２の固定部材搭載部材５を上記のようにレーザダイオード搭載部材８よりも突出して設けると、この突出領域においては、レーザダイオード搭載部材８の撓みの影響を受けないようにでき、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合効率低下を抑制できるため好ましい。
【０１３０】
さらに、上記第１，第２の実施形態例では、ベース２はサーモモジュール２５における光ファイバ搭載側端部よりも光ファイバ長手方向に突出して設けられていたが、ベース２は必ずしも上記のようにサーモモジュール２５より突出して設けなくてもよい。また、上記第４実施形態例では、図２０に示されるように、ベース２の全体がサーモモジュール２５の上に搭載される構成としたが、第１，第２の実施形態例の場合と同様に、ベース２をサーモモジュール２５から突出すように構成してもよい。
【０１３１】
ただし、ベース２を上記のようにサーモモジュール２５より突出して設けると、ベース２のサーモモジュール２５より突出した領域においてはベース２がサーモモジュール２５の撓みの影響を直接には受けないようにできる。そのために、例えば第１，第２の実施形態例のように、上記突出領域にスリーブ３を設けて固定部品により固定することにより、サーモモジュール２５の撓みによるスリーブ３の位置ずれを抑制し、レーザダイオード１と光ファイバ４との光結合率低下を抑制できる。
【０１３２】
さらに、上記各実施形態例において、レーザダイオード搭載部材８とパッケージ２７の底板２６を好ましくは同一材質として線膨張係数を同一にするが、レーザダイオード搭載部材８とパッケージ２７の底板２６の線膨張係数が略同一であれば異なる材質のものとしてもよい。また、レーザダイオード搭載部材８とパッケージ２７の底板２６の線膨張係数は略同一であることが望ましいが、互いに異なるものとしてもよい。
【０１３３】
さらに、撓み防止手段の構成は上記各実施形態例に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。
【０１３４】
さらに、上記第１〜第４の各実施形態例では、撓み防止手段は固定部材搭載部材５の底部１６から上側に立設された壁部１５、５ｂ，５ｅを光ビームの進行方向に形成したが、撓み防止手段の構成は特に限定されるものでなく適宜設定される。例えば棒状または角材状の部材をベース２の固定部材搭載部材５に接着固定して形成してもよい。
【０１３５】
【発明の効果】
本第１から第７の発明の半導体レーザモジュールによれば、ベースに、少なくともレーザダイオードとレンズ部との光結合部分のベースの撓みを防止する撓み防止手段を設けたものであるから、撓み防止手段によって少なくとも前記光結合部分のベースの撓みを抑制できる。このことにより、半導体レーザモジュールの使用環境温度変化に伴うレーザダイオードとレンズ部（ファイバレンズや、ディスクリート・レンズ）との光結合効率の低下を抑制することができる。
【０１３６】
また、第２の発明によれば、ベースはレーザダイオードを搭載するレーザダイオード搭載部材と、該レーザダイオード搭載部材のレーザダイオード搭載領域を避けた位置に配置されてレンズ部の固定部材を搭載する固定部材搭載部材とを有して構成されているので、レーザダイオード搭載部材と固定部材搭載部材を互いに異なる材質に形成することができ、例えば以下に示す第３の発明の効果を導くことができる。
【０１３７】
第３の発明によれば、例えばレーザダイオード搭載部材をサーモモジュール上に接触配置し、このレーザダイオード搭載部材の線膨張係数を、前記固定部材搭載部材の線膨張係数と前記サーモモジュールのベース側板材の線膨張係数との間の範囲内の線膨張係数を有する材質により形成したものであるから、従来例のようにベース側板材と線膨張係数が大きく異なるベースをベース側板材上に接触して設ける場合に比べ、使用環境温度変化によって生じるベースの撓みを緩和することができ、使用環境温度変化に起因したレーザダイオードと光ファイバとの光結合効率低下を抑制することができる。
【０１３８】
また、第４の発明によれば、レーザダイオード搭載部材の熱伝導率を固定部材搭載部材よりも高い熱伝導率としたものであるから、レーザダイオード搭載部材によってレーザダイオードからの熱を効率的に放出することができる。したがって、第４の発明によれば、レーザダイオードおよびサーモモジュールの消費電力を小さくすることが可能となり、サーモモジュールの動作時の撓みを抑制でき、使用環境温度変化に起因したレーザダイオードと光ファイバとの光結合効率低下を抑制することができる。
【０１３９】
また、第５の発明によれば、ベースのレーザダイオード搭載部材とパッケージの底板の線膨張係数を略同一としているので、半導体レーザモジュールの使用環境温度変化が生じたときにサーモモジュールの上下両側に同じ応力が加わり、サーモモジュールの撓みが相殺され、使用環境温度変化に起因したレーザダイオードと光ファイバとの光結合効率低下を抑制することができる。
【０１４０】
さらに、第６の発明の半導体レーザモジュールによれば、ベースの固定部材搭載部と固定部材とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部と、固定部材とレンズ部側とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部とは、パッケージ底板に対し垂直な方向の高さが略同じ高さに形成したことを特徴とする。この構成により、たとえ多少ベースの撓みが生じても、この撓みによってレンズ部が大きく位置ずれすることはなく、したがって、レーザダイオードとレンズ部との光結合効率の低下を抑制することができる。
【０１４１】
特に、第１のレーザ溶接部と第２のレーザ溶接部のパッケージ底板に対する高さを、レーザダイオードからレンズ部を透過するレーザビームの光軸の高さと同じ高さにすることにより、ベースの撓みに起因するレーザダイオードとレンズ部との相対位置ずれの抑制効果は極めて高くなる。このことによって、レーザダイオードとレンズ部との光結合効率を高め、その高結合効率の特性を長期にわたって安定に維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体レーザモジュールの第１実施形態例を断面図により示す要部構成図である。
【図２】上記実施形態例の半導体レーザモジュールの要部構成を、サーモモジュールとパッケージを省略して示す斜視図である。
【図３】上記実施形態例の半導体レーザモジュールの要部構成を、パッケージを省略して示す平面図である。
【図４】上記実施形態例におけるベースの構成を分解図により示す説明図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】上記実施形態例に設けられている固定部材の斜視構成を示す説明図である。
【図７】上記実施形態例に設けられている光ファイバ４のレンズ部１４の構成を示す説明図である。
【図８】上記実施形態例におけるレーザダイオードの配設領域とモニタフォトダイオードの配設領域を示す斜視説明図である。
【図９】上記実施形態例における周囲温度変化に伴うトラッキングエラー発生状況を従来例と比較して示すグラフである。
【図１０】本発明に係る半導体レーザモジュールの第２実施形態例の要部構成を、サーモモジュールとパッケージを省略して示す斜視図である。
【図１１】上記第２実施形態例の半導体レーザモジュールの要部構成を、パッケージを省略して示す平面図である。
【図１２】上記第２実施形態例におけるベースの構成を分解図により示す説明図である。
【図１３】本発明に係る半導体レーザモジュールの他の実施形態例に適用される固定部材を示す説明図である。
【図１４】レーザダイオードから遠い側に設けられる光ファイバの固定部材を２つの部材とした場合の固定部材のずれ状況を模式的に示す説明図である。
【図１５】従来の半導体レーザモジュールの断面構成と問題点を示す説明図である。
【図１６】半導体レーザモジュールにおけるベースの撓みとそれに伴う光ファイバ先端側の位置ずれを模式的に示す説明図である。
【図１７】本発明に係る半導体レーザモジュールの第３実施形態例におけるベース周辺構成を示す斜視図である。
【図１８】上記第３実施形態例の半導体レーザモジュール断面構成図である。
【図１９】上記第３実施形態例におけるベースの構成を分解図により示す説明図である。
【図２０】本発明に係る半導体レーザモジュールの第４実施形態例を断面図により示す説明図である。
【図２１】図１９のＡ−Ａ’断面を示す説明図である。
【図２２】図１７のＢ−Ｂ’断面を示す説明図である。
【図２３】レーザダイオードとレンズ部との光結合部分と、撓み防止手段との関係を示す説明図である。
【図２４】光ファイバのレンズ部の他の例を示す図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１ レーザダイオード
２ ベース
３ スリーブ
４ 光ファイバ
５ 固定部材搭載部材
６，７ 固定部材
８ レーザダイオード搭載部材
１０ 第１のレーザ溶接部
１１ 第２のレーザ溶接部
１４ レンズ部
１５ 壁部
１７ ベース側板材
１８ 底板側板材
１９ ペルチェ素子
２０ 補強部
２１ ＬＤボンディング板
２５ サーモモジュール
３３ 軸線部（光結合部分）

Claims (7)

1. レーザダイオードと、該レーザダイオードから出射される光をレンズ部を介して受光して伝送する光ファイバと、前記レンズ部をレーザ溶接によって支持する固定部材と、該固定部材と前記レーザダイオードを直接又は間接に搭載するベースと、前記レーザダイオード、前記レンズ部、前記固定部材、前記ベースを収容するパッケージとを有し、該パッケージの底板に前記ベースが直接的に又はサーモモジュールを介して搭載されている半導体レーザモジュールであって、前記ベースは前記固定部材を介してレンズ部を搭載する固定部材搭載部材と、レーザダイオードを搭載するレーザダイオード搭載部材とを備え、少なくとも前記レーザダイオードと前記レンズ部との光結合部分の両側には前記レーザダイオードの搭載領域のベース面よりも上側に壁部を突き出して該壁部を前記レンズ部から少なくとも前記レーザダイオードの側部まで延在した撓み防止手段が形成されており、前記固定部材搭載部材は前記レーザダイオード搭載部材よりも熱伝導率の低い材料で形成してレーザ溶接性を良好にすべく構成され、前記レーザダイオード搭載部材は前記固定部材搭載部材よりも熱伝導率の高い材料で形成して前記レーザダイオードで発生した熱の伝熱冷却を良好にすべく構成されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
2. レーザダイオードと、該レーザダイオードから出射される光をレンズ部を介して受光して伝送する光ファイバと、前記レンズ部を支持する固定部材と、該固定部材と前記レーザダイオードを直接又は間接に搭載するベースと、前記レーザダイオード、前記レンズ部、前記固定部材、前記ベースを収容するパッケージとを有し、該パッケージの底板に前記ベースが直接的に又はサーモモジュールを介して搭載されている半導体レーザモジュールであって、前記ベースは前記固定部材を介してレンズ部を搭載する固定部材搭載部材と、レーザダイオードを搭載するレーザダイオード搭載部材とを備え、少なくとも前記レーザダイオードと前記レンズ部との光結合部分の両側には前記レーザダイオードの搭載領域のベース面よりも上側に壁部を突き出して該壁部を前記レンズ部から少なくとも前記レーザダイオードの側部まで延在した撓み防止手段が形成されており、前記ベースはレーザダイオード搭載部材のレーザダイオード搭載領域を避けた該レーザダイオード搭載部材の一端部位置の上側に固定部材搭載部材を配置固定されて、前記レーザダイオード搭載部材の底面と前記固定部材搭載部材の底面との間には固定部材搭載部材の底面が上側となる段差が形成されていることを特徴とする半導体レーザモジュール。
3. ベースを搭載するサーモモジュールを有し、該サーモモジュールはパッケージの底板に搭載されており、前記サーモモジュールは、ベース側板材と、底板側板材と、これら板材に狭着されるペルチェ素子とを有し、ベースのレーザダイオード搭載部材は前記サーモモジュール上に接触させて配置されており、前記レーザダイオード搭載部材は前記ベースの固定部材搭載部材の線膨張係数と前記サーモモジュールのベース側板材の線膨張係数との間の範囲内の線膨張係数を有する材質により形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体レーザモジュール。
4. レーザダイオード搭載部材は固定部材搭載部材よりも高い熱伝導率を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の半導体レーザモジュール。
5. パッケージの底板はベースのレーザダイオード搭載部材と略同一の線膨張係数を有する材質で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の半導体レーザモジュール。
6. 固定部材搭載部材の固定部材を搭載する固定部材搭載部と固定部材とはレーザ溶接によって固定され、前記固定部材とレンズ部もレーザ溶接によって固定され、前記固定部材搭載部と前記固定部材とをレーザ溶接してなる第１のレーザ溶接部と、前記固定部材と前記レンズ部側とをレーザ溶接してなる第２のレーザ溶接部とは、前記パッケージ底板に対し垂直な方向の高さが略同じ高さであることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の半導体レーザモジュール。
7. 第１のレーザ溶接部と第２のレーザ溶接部のパッケージ底板に対する高さは、レーザダイオードからレンズ部を透過するレーザビームの光軸の高さと同じ高さであることを特徴とする請求項６記載の半導体レーザモジュール。

Images