JP5255694B2 - 半導体レーザモジュール及び光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信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り、特に、光ケーブル又は光コードを接続するための半導体レーザモジュール及び光モジュールに関するものである。

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。

図７には、半導体レーザモジュールの一構造例が模式的な断面図により示されている。この半導体レーザモジュール１は半導体レーザ素子２を光ファイバ３と光結合状態にしてパッケージ４の内部に収容配置して成るものである。

この半導体レーザモジュール１において、パッケージ４の内部には温度制御モジュール（例えばペルチェモジュール）５が固定されており、この温度制御モジュール５の上部には金属製のベース６が固定されている。ベース６の上面にはＬＤキャリア７を介して半導体レーザ素子２が固定され、また、ＰＤキャリア８を介してフォトダイオード９が固定され、半導体レーザ素子２の近傍にサーミスタ（図示せず）が配設されている。

フォトダイオード９は半導体レーザ素子２の発光状態をモニタするものであり、温度制御モジュール５は半導体レーザ素子２の温度制御を行うものである。この温度制御モジュール５の動作は、サーミスタの検出温度に基づいて、半導体レーザ素子２が一定の温度となるように制御される。温度制御モジュール５による半導体レーザ素子２の温度制御によって、半導体レーザ素子２の温度変動に起因した半導体レーザ素子２のレーザ光の強度変動および波長変動が抑制されて、半導体レーザ素子２のレーザ光の強度および波長がほぼ一定に維持される。

ベース６には、さらに、固定用部材１７によってフェルール１１が固定されている。フェルール１１は、例えば、Fe-Ni-Co合金（コバール（商標））等の金属により構成されており、例えば円柱状に形成されている。このフェルール１１の内部には前端面１１ａから後端面１１ｂにかけて貫通する貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔には光ファイバ３が挿通されて例えば半田により固定されている。

固定用部材１７は、図８及び図９に示すように、対を成す固定部１０ａ，１０ｂ（１０ａ'，１０ｂ'）が間隔を介して基部１５に配置固定されているものである。この固定用部材１７は例えばＱ位置でレーザ溶接（例えばＹＡＧレーザ溶接）によりベース６に固定されている。

フェルール１１は、半導体レーザ素子２に近い前方側の部位と、半導体レーザ素子２から遠い後方側の部位とにおいて、その側面が両側から固定用部材１７の一対の固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０ａ'，１０ｂ'）によって挟み込まれ、当該フェルール１１は固定部１０（１０ａ，１０ｂ、１０ａ'，１０ｂ'）にレーザ溶接（例えばＹＡＧレーザ溶接）により固定されている。

半導体レーザ素子２と光ファイバ３との心は、結合効率を高くなるように、できるだけ一致するように調心される。しかしながら、このようにレーザ溶接により固定部を固定する構造では、局所的にその接合対象部位が加熱され、金属の溶融や凝固収縮に起因して、半導体レーザ素子２に対してフェルール１１が位置ずれしてしまうという事態が発生する。そのため、レーザ溶接の前に、予めこの位置ずれ分だけフェルール１１の調心位置をずらしておき、溶接後に調心位置に復帰するような製造方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−５７４９８号公報

しかしながら、上述のように予め位置ずれ分だけずらす方法であっても、個々の製品によって移動量のばらつきが大きいため、結合効率がばらつくという問題点が生じていた。

本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、溶接による影響で移動量にばらつきが生じたとしても、結合効率がばらつき難い半導体レーザモジュール及び光モジュールを提供するためのものである。

上述課題を解決するため、本発明は、出射されるレーザ光の出射端面における断面形状が楕円形状をなす半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子のレーザ光を受光するために配置される光ファイバと、前記半導体レーザ素子と前記光ファイバを収容するパッケージと、前記光ファイバをパッケージに固定する第1の固定手段と、前記半導体素子を前記パッケージに固定する第２の固定手段とを備える半導体レーザモジュールであって、前記半導体レーザ素子と前記光ファイバとは、レーザ光の楕円形状の短軸方向が、前記光ファイバの前記第１の固定手段によって規制された両端部を結ぶ線と平行になるように固定されていることを特徴とする。

また、前記調心後の固定が、溶接固定、半田固定、接着剤固定、あるいは低融点ガラス固定のいずれかであればよい。

さらに、前記光ファイバが楔形レンズドファイバであり、その楔形の稜線の方向が前記レーザ光の出射端面における長軸方向と一致するように構成することもできる。

また、前記光ファイバは、前記第１の固定手段に設けられた溝に設置され、溝の両端で固定される、あるいは前記第１の固定手段の設置面に配置され、光ファイバの両側面の一部で辺により固定されていてもよい。

また、前記半導体レーザ素子がその出射されるレーザ光の出射端面における断面楕円形状の長軸が前記パッケージの底板に平行となるように固定され、かつ調心後に前記光ファイバが前記パッケージ底板と垂直に設置された前記第１の固定手段の設置面の側面に固定されていてもよい。

さらに、前記半導体レーザ素子がその出射されるレーザ光の出射端面における断面楕円形状の長軸が前記パッケージの底板に垂直となるように固定され、かつ調心後に前記光ファイバが前記パッケージ底板と平行に設置された前記第１の固定手段の設置面上に固定されていてもよい。

他方、光を出射する第１の光学部品と光が入射される第２の光学部品を光学的に結合する構成を含む光モジュールであって、前記第１の光学部品の出射光の出射端面における断面および前記第２の光学部品の入射部の入射端面における断面の少なくともいずれか一方が光学的に異方性を有し、前記光学的に異方性を有する断面を持つ光学的部品の固定時および／または固定後のずれの主方向が前記異方性を有する断面の長軸方向であることを特徴とする。

本発明に係る半導体レーザモジュールでは、前記半導体レーザ素子と前記光ファイバとは、レーザ光の楕円形状の短軸方向が、前記光ファイバの前記第１の固定手段によって規制された両端部を結ぶ線と平行になるように固定さているので、光ファイバは短軸方向ではなく長軸方向にずれるようになる。そのため、短軸方向にずれる場合と比較して、固定によるずれ量（長さ）が同じであるとしたならば、長軸方向にずれる場合の方がレーザ光の面積と光ファイバが受光する受光端面における面積との重なる面積の変化の量（面積）が小さくなる。そのため、長軸方向にずれるようにすることで、固定によるずれ量に多少のばらつきがあったとしても、高い結合効率を維持することができる。また、複数個の製品を製造した場合、製品毎の結合効率のばらつきを小さくすることができる。

本発明の第１実施形態に係る半導体レーザモジュールの一構造例を模式的な断面図により示したモデル図である。 半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の出射端面における断面形状、及び光ファイバが受光する受光端面における断面形状を説明するための概要図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であって、フェルールの配置固定部分を抜き出して模式的に示した図である。 溶接によるずれ量と結合効率との関係を、Ｘ方向とＹ方向について示した図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体レーザモジュールの一構造例を模式的な断面図により示したモデル図である。 図５のＩＶ−ＩＶ断面図であって、フェルールの配置固定部分を抜き出して模式的に示した図である。 従来の半導体レーザモジュールの構造を模式的な断面図により示したモデル図である。 図７に示す半導体レーザモジュールのフェルールの配置固定部分を抜き出して模式的に示した上面図である。 固定用部材の一形態例を示すモデル図である。 第１実施形態における固定用部材の他の実施例を示す概略斜視図である。 図１０に示す固定用部材であって、半導体レーザ素子側に位置する固定用部材の形状を示す正面図である。 第２実施形態における半導体レーザ素子にワイヤを接続するための構造を示す正面図である。 第２実施形態における半導体レーザ素子にワイヤを接続するための他の構造を示す正面図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明に係る第１実施形態を説明する。
図１は、半導体レーザモジュールの模式的な断面図である。なお、従来構成で示した用品と同じものについては、同じ符号を付して説明する。
また、以下の説明において、Ｘ方向とは、図１の紙面奥行き方向をいい、Ｙ方向とは、図１の紙面上下方向をいい、Ｚ方向とは、図１の紙面左右方向をいうものとする。

半導体レーザモジュール１０１は、その外部を構成するパッケージ４と、このパッケージ４の内部に半導体レーザ素子２、光ファイバ３が収納されている。

パッケージ４の底面には、温度制御モジュール５が取り付けられており、この温度制御モジュール５の上に金属製のベース６が接触する態様で取り付けられている。また、ベース６の上面には、ＬＤキャリア７とＰＤキャリア８とが取り付けられている。このＬＤキャリア７には、半導体レーザ素子２が固定され、ＰＤキャリア８には、フォトダイオード９が固定されている。
温度制御モジュール５は、ベース６から熱を吸熱し冷却する機能を果たしており、半導体レーザ素子２からベース６に伝達される熱は、温度制御モジュール５によって効果的に吸熱されるようになる。

また、ベース６の上面には、光ファイバ３のフェルール１１を固定するための２つの固定用部材１１７が設けられている。この固定用部材１１７は、上述した半導体レーザ素子２の発光部から光ファイバ３が延在する線上に間隔を開けて２つの固定部１１０，１１０が設けられている。

光ファイバ３の先端部はフェルール１１の前端面１１ａから前方に突出され、半導体レーザ素子２の発光部（活性層）と間隔を介して対向配置されており、半導体レーザ素子２から出射されたレーザ光を受けるものである。この例では、光ファイバ３は、その先端部にレンズ１２が形成されて成るレンズドファイバである。

この半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の出射端面における断面形状Ｓ１は、図２（ａ）、図２（ｃ）に示すように、Ｘ方向（パッケージ４の底板と平行となる方向）に長軸を有し、Ｙ方向に短軸を有する楕円形状になる。また、光ファイバ３の先端部に位置するレンズ１２が受光する受光端面における断面形状Ｓ２も、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、このレーザ光の楕円形状Ｓ１とほぼ一致するようになっている。
この断面形状Ｓ１、Ｓ２は、その断面の重なる面積が大きくなるほど結合効率は高くなり、逆に重なる面積が小さくなるほど結合効率は低くなる。

フェルール１１の後端面１１ｂから引き出された光ファイバ３は、パッケージ４の外部に導出されており、半導体レーザ素子２から光ファイバ３の先端部に入射したレーザ光は、光ファイバ３を伝搬して所望の供給場所に導かれる。

図３（ａ）は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であって、フェルールの配置固定部分を抜き出して模式的に示した図である。なお、２つの固定部１１０は、いずれも同じ構造である。
固定用部材１１７は、その下側にベース６に溶接で固定される基部１５を備えており、この基部１５からＹ方向（図３（ａ）の上下方向）に延びるように固定部１１０が設けられている。この固定部１１０には、その側面から内側に向かって切り欠かれたフェルール固定溝１８０が形成されている。

フェルール固定溝１８０は、Ｙ方向の長さがフェルール１１の直径とほぼ等しく形成されており、フェルール１１を溝１８０に組み入れた状態で、フェルール１１のＹ方向の移動が規制されるようになっている。
また、フェルール固定溝１８０のＹ方向における位置は、フェルール１１を溝１８０内に組み入れた状態で、光ファイバ３の心（より正確には、光ファイバ３の先端部に位置するレンズ１２の心）と半導体レーザ素子２の発光部の心とがＹ方向において一致するようになっている。

一方、フェルール固定溝１８０のＸ方向（図３（ａ）の幅方向）の深さは、フェルール１１を溝１８０に組み入れた状態で、光ファイバ３の心と半導体レーザ素子２の発光部の心とがＸ方向において調整できるように、ある程度深く確保されている。

また、フェルール１１は、図３に示すように、Ｙ方向における上部と下部とが溶接等によって固定される。この固定は、固定部１１０，１１０のＰ、Ｐ′の２カ所（溶接カ所は、都合４カ所）であって、固定部１１０，１１０の側面の位置で行われる。この上部および下部で溶接した場合、フェルール１１は溶接時の熱膨張の影響等でＸ方向にずれることになる。

従来構造（図７，８，９参照）では、Ｘ方向における両端部を溶接等によって固定していたため、フェルール１１は溶接時の熱膨張の影響によってＹ方向（出射端面におけるレーザ断面の楕円形状の短軸方向）にずれていた。本第１実施形態の半導体レーザモジュール１０１では、フェルール１１がＸ方向（出射端面におけるレーザ断面の楕円形状の長軸方向）にずれるようにしている。

また、パッケージ内での作業性を考慮して、固定用部材１１７の光ファイバ近傍部分を傾斜面とすると都合がよい。また、本実施例では、光ファイバを溝に固定しているが、溝に限られず、設置部表面の突起や金属片、プラスチック片、あるいはそれらの組み合わせによって固定してもよい。

光ファイバ３を固定用部材１１７に固定する方法は、以下の手順で行う。
まず、２つの固定部１１０，１１０のフェルール固定溝１８０の中に、光ファイバ３を差し込む。この状態で、光ファイバ３のＹ方向における移動が規制され、光ファイバ３の心と半導体レーザ素子２の発光部の心とがＹ方向（レーザ光の短軸方向）においてほぼ一致することになる。

Ｙ方向における光ファイバ３の調心後、光ファイバ３のＸ方向における位置が決定される。このＸ方向の位置は、上述した固定部１１０とフェルール１１との溶接によって熱によるずれが生じることを考慮して、予め熱によるずれ量を考慮した位置に決定される。すなわち、熱変形後に、光ファイバ３の心と半導体レーザ素子２の心がほぼ一致するように、Ｘ方向の位置が決定される。

そして、上述した溶接カ所Ｐ、Ｐ′でフェルール１１と固定部１１０，１１０とを溶接する。これにより、光ファイバ３の心と半導体レーザ素子２の心とがＸ方向においてほぼ一致することになる。

このように、Ｘ方向で溶接によるずれが生じるように構成したのは、半導体レーザ素子２が出射する出射端面におけるレーザ光の楕円形状の断面において、この楕円形状の長軸の方向に沿ってずれが発生するようにするためである。すなわち、図４（ｃ）に示すように、Ｙ方向（楕円形状の短軸方向。図４（ｃ）で実線で示す）でずれを調整した場合には、少しのずれ量（図４（ｃ）のグラフの横軸で示す）によっても出射端面におけるレーザ光の断面形状Ｓ１と光ファイバ３が受光する受光端面における断面形状Ｓ２との重なり面積が急激に小さくなり、結合効率（図４（ｃ）のグラフの縦軸で示す）が低くなる。
例えば、図４のグラフに示すように、Ｙ方向に０．５μｍのずれが生じた場合、結合効率は約４０％低下する。

一方、Ｘ方向（楕円形状の長軸方向）でずれを調整した場合には、同じずれ量であれば、断面形状Ｓ１とＳ２の重なり面積がそれほど極端に小さくならず、結合効率が低くなる割合を小さく抑えられる。
例えば、図４のグラフに示すように、Ｘ方向に０．５μｍのずれが生じた場合、結合効率は数％低下するだけである。

次に、上述した固定部材１１７の他の実施例について、図１０および図１１を用いて説明する。
上述した構造では、フェルール１１のＹ方向（上下方向）への調整は行うことができないが、以下の構造によれば、フェルール１１のＹ方向（上下方向）への微調整も行うことができるようになる。この構造では、半導体レーザ素子２側に位置する先端側固定部材３１７と、もう一方の後側固定部材３１８との形状が異なっている。

先端側固定部材３１７は、図１０および図１１に示すように、フェルール１１の先端部側から見て、略Ｅ字形状に形成されている。この先端側固定部材３１７は、最上部において略水平に延在する上段支持部３１７ａと、その下側に位置し、略水平に延在する中段支持部３１７ｂと、最下部に位置する底辺部３１７ｃと、これらを左側で上下に連結する上下支持部３１７ｄとで構成されている。

上段支持部３１７ａと中段支持部３１７ｂとの間には、フェルール固定溝３２０が形成されている。このフェルール固定溝３２０には、先端支持部材３１７の右側の開口部分からフェルール１１が挿入される。このとき、フェルール固定溝３２０のＹ方向の長さ（上段支持部３１７ａと中段支持部３１７ｂとの隙間長さ）は、フェルール１１の外径とほぼ同じ長さに形成されている。すなわち、フェルール１１をフェルール固定溝３２０に嵌め込んだときに、フェルール１１のＹ方向の位置が決定されるようになっている。一方、Ｘ方向の位置は、上述した実施例と同様に、任意に調整することができるようになっている。

また、中段支持部３１７ｂと底辺部３１７ｃとの間には、捻れ溝３２１が形成されている。この捻れ溝３２１は、フェルール１１のＹ方向における位置の微調整に使用される。すなわち、フェルール１１をフェルール固定溝３２０に挿入した後に、微量（数ミクロン）程度上下に移動させることにより、この捻れ溝３２１の部分（より詳細には、空間Ｓ２の左側に位置する上下支持部３１７ｄ）が捻れて撓み、この先端固定部材３１７全体のＹ方向の位置が変化する。この位置変化によって、Ｙ方向への微調整を可能にしている。

後側固定部材３１８は、図１０に示すように、上側が開口するコ字形状に形成されている。フェルールは、この上側開口３１９から内部へと挿入される。このとき、フェルール１１はＹ方向において、その位置が規制されていない。そのため、上述した先端側固定部材３１７でＹ方向に微調整したフェルール１１の移動を、後側固定部材３１８が吸収できるようになっている。

フェルール１１の取付手順について説明する。まず、フェルール１１を先端側固定部材３１７と後側固定部材３１８にそれぞれ挿入する。このとき、レーザ光の楕円形状Ｓ１の長軸方向は、Ｘ方向と平行になっている。
次に、先端側固定部材３１７において、フェルール１１の位置を調整する。Ｘ方向では、ヤグ溶接等で固定する際に熱でずれる分だけフェルール１１をずらした位置に決定する。Ｙ方向においては、基本的にはフェルール固定溝３２０によって規定されるが、フェルール１１を微量だけ上下させることで、レーザ光の楕円形状Ｓ１と受光面における断面形状Ｓ２とにおけるＹ方向（楕円形状の短軸方向）における微量の位置調整を行うことができる。このとき、Ｙ方向の移動を、後側固定部材３１８で吸収させる。

この状態で、フェルール１１を先端側固定部材３１７および後側固定部材３１８でヤグ溶接等で固定する。フェルール１１は、溶接の熱によってＸ方向に移動することによって、レーザ光の楕円形状Ｓ１と受光面における断面形状Ｓ２との重なる面積が大きくなる最適な位置で固定されることになる。

本発明の第１実施形態に係る半導体レーザモジュール１０１では、以下の効果を奏する。
すなわち、光ファイバ３のフェルール１１を溶接固定するための固定用部材１１７を備え、この固定用部材１１７のフェルール固定溝１８０は、レーザ光の楕円形状の短軸方向（Ｙ方向）の移動を規制するように形成されているので、フェルール１１を溶接で固定する際にフェルール１１が短軸方向にずれるのを規制することができる。
また、短軸方向の両端部で光ファイバ３のフェルール１１と固定用部材１１７の固定部１１０，１１０とをＰ、Ｐ′の位置で溶接しているので、光ファイバ３が溶接の影響によってＸ方向にずれるようにずれ方向を導くことができる。

さらに、図３（ｂ）に示すように、光ファイバが楔形レンズドファイバである場合は、その長軸方向（図３（ｂ）では、楔形の稜線の方向）がレーザ光の出射端面における長軸方向と一致するようにすることで、さらに結合効率の減少の改善に役立つ。また、コアの形状が楕円であるような楕円コアファイバの場合であっても、この楕円の長軸方向に光ファイバのずれ方向が一致するようにすることで、結合効率の減少の改善に役立つ。また、図３（ｃ）に示すように、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の楕円形状の長軸方向もＸ方向である。

さらにまた、先端側固定部材３１７を略Ｅ字形状に形成し、後側固定部材３１８を上側が開口するコ字形状に形成し、この先端固定部材３１７に、フェルール１１を上下に微量だけ移動させたときに、先端側固定部材３１７が捻れてフェルール１１が上下に微量だけ移動することができる捻れ溝３２１を形成しているので、Ｙ方向における微量の調整も実施できるようになる。これにより、結合効率をさらに向上させることができる。

（第２実施形態）
以下、図面を参照して本発明に係る第２実施形態を説明する。
図５は、第２実施形態における半導体レーザモジュールの模式的な断面図である。また、図６は、図５のＩＶ−ＩＶ断面図であって、フェルールの配置固定部分を抜き出して模式的に示した図である。
なお、以下の説明において、Ｘ方向とは、図５の紙面奥行き方向をいい、Ｙ方向とは、図５の紙面上下方向をいい、Ｚ方向とは、図５の紙面左右方向をいうものとする。

本第２実施形態では、第１実施形態における半導体レーザ素子２の取付を９０度回転させると共に、フェルール１１の溶接部分を９０度回転（従来と同じ構造）させたものであり、構成としては、ＬＤキャリア２０７が異なっている。また、固定用部材１７が従来例で使用していたものであり、その他の構成は全て第１実施例の構成と同じである。そのため、従来構成で示した用品と同じものについては、同じ符号を付して説明する。

ＬＤキャリア２０７は、図６に示すように、第１実施例における半導体レーザ素子２を９０度回転させた状態で支持する構造になっている。すなわち、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光の楕円形状の長軸方向がＹ方向となり、短軸方向がＸ方向となる。同様に、光ファイバ３は、半導体レーザ素子２と同様に同じ角度である９０度回転させた状態で取り付けられ、半導体レーザ素子２のレーザ光の出射端面における楕円形状の長軸と、光ファイバ３の先端部に取り付けられる楔形レンズ１２の稜線の方向とが受光端面における楕円形状の断面との長軸方向および短軸方向が一致するように取り付けられる。

固定用部材１７の固定部１０ａ，１０ｂの間隔は、光ファイバ３のフェルール１１の直径とほぼ等しく形成されている。すなわち、図８及び図９で示すように、フェルール１１をこの間に組み入れた状態では、固定用部材１７は、フェルール１１のＸ方向の両端を規制することになる。

また、フェルール１１のＸ方向における位置は、フェルール１１を組み入れた状態で、光ファイバ３の心（より正確には、光ファイバ３の先端部に位置するレンズ１２の心）と半導体レーザ素子２の発光部の心とがＸ方向において一致するようになっている。

一方、固定部１０ａ，１０ｂの間隔は、Ｘ方向（図８の上下方向）において、フェルール１１を組み入れた状態で、光ファイバ３の心と半導体レーザ素子２の発光部の心とがＹ方向において調整できるように、ある程度長く確保されている。

また、フェルール１１は、図６に示すように、Ｘ方向における左右の両端部が溶接等によって固定部１０ａ，１０ｂの２カ所（溶接カ所は、都合４カ所）で固定される。この左右の両端部で溶接した場合、フェルール１１は溶接の熱の影響でＹ方向にずれることになる。

次に、９０度回転させて取り付けられた半導体レーザ素子２に電源を供給するためのワイヤの接続構造について、図１２および図１３を用いて説明する。

この構造では、電源供給用の第１ワイヤ４０１及び第２ワイヤ４０２を接続するために、図１２に示すように、ＬＤキャリア４０７を２つの段差を有する階段状に形成している。このＬＤ２の電源は、配線基板４０３から第２ワイヤ４０２を介してＬＤキャリア４０７へと送られ、その後、第１ワイヤ４０１によってＬＤ２へと送られるようになっている。なお、ＬＤキャリア４０７は、例えば導電性を有しており、第２ワイヤ４０２から送られる電力は、第１ワイヤ４０１へと送られるようになっている。また、ＬＤキャリア４０７の表面にメッキプレートや金属プレートをパターニングしているものでも良く、このパターニングにワイヤボンディングすることもできる。

このＬＤキャリア４０７は、図１２に示すように、略垂直に形成された第１起立面４０７ａと、この第１起立面４０７ａの下端から略水平に延びる第１水平面４０７ｂと、この第１水平面４０７ｂの端部から略垂直に下側に延びる第２起立面４０７ｃと、この第２起立面４０７ｃの下端から略水平に延びる第２水平面４０７ｄとを備えて成り、これらの形状によって階段形状が形成されている。

第１起立面４０７ａには、図示しない絶縁材を介してＬＤ２が約９０度回転させて取り付けられている。このＬＤ２の側部２ａからは、略水平方向へ延びる第１ワイヤ４０１の一端がワイヤボンディングで固定されている。そして第１ワイヤ４０１の他端は、第２起立面４０７ｃにワイヤボンディングで固定されている。
すわなち、ワイヤボンディングで固定しようとした場合、第１ワイヤ４０１の取り付け面のそれぞれは、いずれも略平行な面でなければならない。そのため、ＬＤ２の側面２ａと平行な面である第２起立面４０７ｃを設けている。

同様にして、第２ワイヤ４０２は、その一端が第２水平面４０７ｄに固定され、他端が第２水平面４０７ｄと略平行な面を有する配線基板４０３にワイヤボンディングで固定される。これにより、配線基板４０３からＬＤ２へ電源を供給できるようにしている。

他方、上述したＬＤキャリア４０７の代わりに、図１３に示す形状のＬＤキャリア５０７を使用することもできる。このＬＤキャリア５０７は、略水平な平面５０７ａを有し、この平面５０７ａの上面から、２つの突起（第１突起５０８、第２突起５０９）が上方向に突出している。

第１突起５０８には、ＬＤ２を取り付けるための、略垂直な第１起立面５０７ｂが形成されている。また。第２突起５０９には、略垂直な第２起立面５０７ｃが形成されている。ＬＤ２の側面２ａと第１起立面５０７ｃとには、第１ワイヤ４０１のそれぞれの端部がワイヤボンディングで固定されている。また、平面５０７ａと配線基板４０３とには、第２ワイヤ４０２のそれぞれの端部がワイヤボンディングで固定されている。
これにより、配線基板４０３からＬＤ２へ電源を供給できるようにしている。

なお、図１２および図１３で示したＬＤキャリア４０７、５０７は、ベース６と別体で示してあるが、ベース６と一体に接合されたものであってもよい。さらには、ベース６の形状を上述した階段形状等に形成したものであってもよい。

本発明の第２実施形態に係る半導体レーザモジュール２０１では、以下の効果を奏する。
すなわち、光ファイバ３を溶接固定するための固定用部材１７と、半導体レーザ素子２を固定するためのＬＤキャリア２０７とを備え、固定用部材１７は、光ファイバ３の軸心を挟んだＸ方向（楕円形状の短軸方向）の両端を規制する態様で形成されているので、フェルール１１を溶接で固定する際にフェルール１１が短軸方向にずれるのを規制することができる。
また、ＬＤキャリア２０７は、レーザ光の短軸方向が光ファイバ３の規制された両端を結ぶ線とほぼ平行になるように（Ｘ方向と平行になるように）半導体レーザ素子２を支持し、光ファイバ３のフェルール１１は、規制された両端部を溶接によって固定されていることにより、光ファイバ３が溶接の影響によってＹ方向にずれるようにずれ方向を導くことができる。

さらに、ＬＤキャリア４０７，５０７には、９０度回転させて取り付けたＬＤ２の略垂直な側面２ａと略平行な第２起立面４０７ｃ、５０７ｃが形成されているので、側面２ａと第２起立面４０７ｃ、５０７ｃとに第１ワイヤ４０１の両端部をワイヤボンディングで固定することができる。これにより、配線基板４０３から電源を供給するためのワイヤ配線を簡単に行うことができる。

以上、本発明の第２実施形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。
例えば、本第２実施形態では、第１実施形態に対して、半導体レーザ素子２と光ファイバ３とを９０度回転させて取り付けるようにしているが、レーザ光の楕円形状の短軸と長軸とが一致するように半導体レーザ素子２及び光ファイバ３の相対位置を決定して、溶接によるずれ方向が長軸方向になるように溶接するものであれば、９０度以外の角度であってもかまわない。

すなわち、光ファイバ３を溶接固定するための固定用部材と、半導体レーザ素子２を固定するためのＬＤキャリアとを備え、固定用部材は、光ファイバ３の軸心を挟んだ両端を規制する態様で形成され、ＬＤキャリアは、レーザ光の短軸方向が光ファイバ３の規制された両端を結ぶ線とほぼ平行になるように半導体レーザ素子２を支持し、光ファイバ３は、規制された両端部を溶接によって固定されるようにすることで、溶接によるずれ方向を長軸方向にすることができる。これにより、溶接によるずれ量に多少のばらつきがあったとしても、高い結合効率を維持することができる。また、複数個の製品を製造した場合、製品毎の結合効率のばらつきを小さくすることができる。

上述の実施例では、フェルールと、固定用部材とを溶接によって固定したが、半田付けなどを利用してもよい。また、硬化時の収縮や経年変化のある接着剤あるいは低融点ガラスを用いた場合も本願の効果が得られる。
上記実施例においては、最も好ましい例としてファイバと半導体レーザ素子との光学的結合を説明してきたが、入射光と受光部の少なくともいずれか一方に異方性のある光学部品間の光結合を設計する際に、その光学部品の設置（固定）方法として本願発明を適用することができる。

１ レーザモジュール
２ 素子（ＬＤ）
２ａ 側部
３ 光ファイバ
４ パッケージ
５ 温度制御モジュール
６ ベース
７ ＬＤキャリア
８ ＰＤキャリア
９ フォトダイオード
１０ 固定部
１０ａ 固定部
１１ フェルール
１１ａ 前端面
１１ｂ 後端面
１２ レンズ
１５ 基部
１７ 固定用部材
１０１ 半導体レーザモジュール
１１０ 固定部
１１７ 固定用部材
１８０ フェルール固定溝
２０１ 半導体レーザモジュール
２０７ ＬＤキャリア
３１７ 先端側固定部材
３１７ａ 上段支持部
３１７ｂ 中段支持部
３１７ｃ 底辺部
３１７ｄ 上下支持部
３１８ 後側固定部材
３１９ 上側開口
３２０ フェルール固定溝
３２１ 捻れ溝
４０１ 第１ワイヤ
４０２ 第２ワイヤ
４０３ 配線基板
４０７ ＬＤキャリア
４０７ａ 第１起立面
４０７ｂ 第１水平面
４０７ｃ 第２起立面
４０７ｄ 第２水平面
５０７ ＬＤキャリア
５０７ａ 平面
５０７ｂ 第１起立面
５０７ｃ 第２起立面
５０８ 第１突起
５０９ 第２突起
Ｓ１ レーザ光の楕円形状
Ｓ２ 受光面における断面形状

Claims (6)

1. 出射されるレーザ光の出射端面における断面形状が楕円形状をなす半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子のレーザ光を受光するために配置される光ファイバと、前記半導体レーザ素子と前記光ファイバを収容するパッケージと、前記光ファイバをパッケージに固定する第１の固定手段と、前記半導体素子を前記パッケージに固定する第２の固定手段とを備える半導体レーザモジュールであって、
   前記半導体レーザ素子と前記光ファイバとは、レーザ光の楕円形状の短軸方向が、前記光ファイバの前記第１の固定手段の先端側によって規制された両端部を結ぶ線と平行になるように固定され、レーザ光の楕円形状の長軸方向が、前記光ファイバの前記第１の固定手段の後側によって規制された両端部を結ぶ線と平行になるように固定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. 前記調心後の固定が、溶接固定、半田固定、接着剤固定、あるいは低融点ガラス固定のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
3. 前記光ファイバが楔形レンズドファイバであり、その楔形の稜線の方向が前記レーザ光の出射端面における長軸方向と一致することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザモジュール。
4. 前記光ファイバは、前記第１の固定手段に設けられた溝に設置され、溝の両端で固定される、あるいは前記第１の固定手段の設置面に配置され、光ファイバの両側面の一部で辺により固定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
5. 前記半導体レーザ素子がその出射されるレーザ光の出射端面における断面楕円形状の長軸が前記パッケージの底板に平行となるように固定され、かつ調心後に前記光ファイバが前記パッケージ底板と垂直に設置された前記第１の固定手段の設置面の側面に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
6. 前記半導体レーザ素子がその出射されるレーザ光の出射端面における断面楕円形状の長軸が前記パッケージの底板に垂直となるように固定され、かつ調心後に前記光ファイバが前記パッケージ底板と平行に設置された前記第１の固定手段の設置面上に固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。

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