JPH02156212A - Semiconductor laser module and its manufacture - Google Patents

Semiconductor laser module and its manufacture

Info

Publication number
JPH02156212A
JPH02156212A JP30987988A JP30987988A JPH02156212A JP H02156212 A JPH02156212 A JP H02156212A JP 30987988 A JP30987988 A JP 30987988A JP 30987988 A JP30987988 A JP 30987988A JP H02156212 A JPH02156212 A JP H02156212A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
fixing
optical fiber
adhesive
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30987988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Terui
博 照井
Yasubumi Yamada
泰文 山田
Yasuji Omori
保治 大森
Morio Kobayashi
盛男 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP30987988A priority Critical patent/JPH02156212A/en
Publication of JPH02156212A publication Critical patent/JPH02156212A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles

Abstract

PURPOSE:To obtain such a semiconductor laser module being low in cost and small in size, and also, having a high performance by constituting it of a first fiber fixing part, and a second fiber fixing part for holding an optical fiber with a front spherical lens on a substrate. CONSTITUTION:The semiconductor laser module is provided with a semiconductor laser 1 installed through a buffer material 7 for absorbing a thermal expansion coefficient difference between a substrate 6 and itself in a position of a plane-like substrate 6 used as a heat sink, as well, a first fiber fixing part consisting of a first and a second fixing blocks 8, 9 for holding an optical fiber 5 with a front spherical lens coupled with the semiconductor laser 1 in the vicinity of the semiconductor laser 1 and adhesive agents 11, 11'. Also, said module is provided with a second fiber fixing part consisting of a fiber fixing frame 10 installed in a prescribed position in front of said first fiber fixing part, and an adhesive agent 11'' packed in the fixing frame 10. In such a way, an optical communication system of high reliability can be obtained at a low cost.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信や光情報処理の分野で、光源として用
いられる、ファイバ付半導体レーザモジュールに関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a fiber-attached semiconductor laser module used as a light source in the fields of optical communication and optical information processing.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ファイバ付半導体レーザモジュールの従来の光学系を第
8図に示す。半導体レーザ1から出射した広間口角の出
射光を、効率よく低1a+口角の光ファイバ4に導くた
め、共焦点系と称する2枚レンズ系を用いている。すな
わち、半導体レーザ1から出射した広間口角の光を、こ
の間口角に整合した短焦点レンズ2で平行ビームに変換
し、つぎに光ファイバ4の開口角に整合した長焦点レン
ズ3によって、上記平行ビームを光ファイバ4に導く構
成になっている。上記構成では2枚のレンズ2および3
が必要であり、部品点数が多くなるという問題点があっ
た。また、第8図には光学系だけを示しているが、実際
には2枚のレンズ2および3の高度な位置決め精度を確
保するため、複雑な構成となっていた。したがって、製
造価格が高く、その上レンズ系がモジュール体積の大部
分を占めており、大型になるという問題点があった。
FIG. 8 shows a conventional optical system of a fiber-equipped semiconductor laser module. In order to efficiently guide the wide-angle output light emitted from the semiconductor laser 1 to the optical fiber 4 with a low 1a+angle, a two-lens system called a confocal system is used. That is, light with a wide aperture angle emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a parallel beam by a short focus lens 2 matched to this aperture angle, and then converted into a parallel beam by a long focus lens 3 matched to the aperture angle of the optical fiber 4. It is configured to guide the optical fiber 4 to the optical fiber 4. In the above configuration, two lenses 2 and 3 are used.
However, there was a problem in that the number of parts increased. Further, although only the optical system is shown in FIG. 8, it actually has a complicated configuration in order to ensure a high degree of positioning accuracy for the two lenses 2 and 3. Therefore, the manufacturing cost is high, and the lens system occupies most of the volume of the module, resulting in a large size.

一方、第9図は光ファイバの先端部に球形のレンズを備
えた先球レンズ付光ファイバ5を用いた場合に想定され
る、ファイバ付半導体レーザモジュールの光学系である
。この場合は第8図の従来例に比較して明らかなように
、レンズが1個だけであるだけでなく、上記レンズがフ
ァイバ端に作りつけられているため、光学系が非常に単
純になる。また、単一モード光ファイバとの結合効率も
、先端球半径Rが10μmである場合1発振波長1.3
μ7nの半導体レーザで2〜3dBと、第8図に示す従
来例と同等かそれ以上の値が得られるため、この光学系
の半導体レーザモジュールが実現すれば、従来例に比較
して大阪な価格の低減および小型化が実現することは明
白である。
On the other hand, FIG. 9 shows an optical system of a fiber-equipped semiconductor laser module, which is envisioned when an optical fiber 5 with a spherical lens is used, which has a spherical lens at the tip of the optical fiber. In this case, as is clear compared to the conventional example shown in Figure 8, not only is there only one lens, but the lens is built into the end of the fiber, making the optical system extremely simple. . In addition, the coupling efficiency with a single mode optical fiber is also 1 oscillation wavelength of 1.3 when the radius R of the tip sphere is 10 μm.
With a μ7n semiconductor laser, a value of 2 to 3 dB, which is equivalent to or higher than the conventional example shown in Figure 8, can be obtained, so if a semiconductor laser module with this optical system is realized, the price will be lower than that of the conventional example. It is clear that the reduction in size and size can be realized.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

」−記先球レンズ付光ファイバを用いる方法は、(ヴコ
決め精度に問題があった。第10図および第11図は発
]、9波長1.3μm、放射半値全角(F WHM )
01 、 (1// がそれぞれ30’ 、 2:lo
のInGaAsP系半導体レーザ1と先端球半径R=l
Oμinの先球レンズ付光ファイバ(単一モード)5と
の結合効率の距離依存性を示す図である。第10図は光
軸(第9図の1点鎖m)方向の距翁依存性であり、半導
体レーザ1と先球レンズ付光ファイバ5との距離ΔZ=
11μmで最大結合効率(56%、2.5dB)が得ら
れ、1dB トレランス(ldB劣化許容位置ずれ量)
は±4.5μmであることが判る。一方。
” - The method using an optical fiber with a spherical lens at the tip (there was a problem in the accuracy of VCO determination. Figures 10 and 11 are the emission), 9 wavelengths 1.3 μm, full width at half maximum (F WHM )
01, (1// are respectively 30', 2: lo
InGaAsP semiconductor laser 1 and tip sphere radius R=l
FIG. 3 is a diagram showing the distance dependence of the coupling efficiency of Oμin with an optical fiber (single mode) with a spherical lens. FIG. 10 shows the distance dependence in the direction of the optical axis (dotted chain m in FIG. 9), and the distance ΔZ= between the semiconductor laser 1 and the optical fiber 5 with a spherical lens
Maximum coupling efficiency (56%, 2.5 dB) is obtained at 11 μm, and 1 dB tolerance (1 dB deterioration allowable displacement amount)
It turns out that is ±4.5 μm. on the other hand.

第11はΔZ=11μmの場合の光軸に垂直な方向(第
9図におけるX+’j軸方向)の結合効率の距雅衣存性
である。図から明らかなように1dBトレランスは±0
.8μmであることが判る。上記特性から明らかなよう
に光ト由方向のトレランス±4゜5 μmは、はんだあ
るいは接着剤等を用いた位置決め固定作業において十分
実現できるが、光軸にFkMな方向については、サブミ
クロン(±0.8μm)の精度が要求され、再現性、生
産性にすぐれた固定方法がなく、上記のような利点を有
する半導体レーザ、および先球レンズ付光ファイバから
なる系を、実用的なモジュールに仕上げるのは極めて困
1であった。
The eleventh is the distance dependence of the coupling efficiency in the direction perpendicular to the optical axis (X+'j axis direction in FIG. 9) when ΔZ=11 μm. As is clear from the figure, the 1dB tolerance is ±0
.. It turns out that it is 8 μm. As is clear from the above characteristics, a tolerance of ±4°5 μm in the optical axis direction can be fully achieved by positioning and fixing work using solder or adhesive, but in the direction FkM along the optical axis, it is submicron (±4°5 μm). A system consisting of a semiconductor laser and an optical fiber with a spherical lens, which requires an accuracy of 0.8 μm) and has no fixing method with excellent reproducibility and productivity, has the above-mentioned advantages, and has been developed into a practical module. It was extremely difficult to finish.

本発明は、先球レンズ付光ファイバと半導体レーザとの
間の高精度な位置決め固定を解決した、安価で小型、か
つ高性能なファイバ付半導体レーザモジュールを得るこ
とを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to obtain an inexpensive, compact, and high-performance fiber-equipped semiconductor laser module that solves the problem of highly accurate positioning and fixing between an optical fiber with a spherical lens and a semiconductor laser.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために本発明による半導体レーザモ
ジュールは、ヒートシンクを兼ねる平面状の基板上の位
置に、基板との間の熱膨張係数差を吸収する暖衝材を介
して設置した半導体レーザと、該半導体レーザと結合す
る先球レンズ付光ファイバを、上記半導体レーザ近傍で
保持するための第1および第2の固定用ブロックと接着
剤とからなる第1のファイバ固定部と、該第1のファイ
バ固定部の油力(Z軸方向)の所定位置に設置したファ
イバ固定用枠と、該固定用枠に充填された接a剤からな
る第2のファイバ固定部とにより構成される。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser module according to the present invention has a semiconductor laser installed at a position on a flat substrate that also serves as a heat sink, with a warming material that absorbs the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor laser and the substrate. , a first fiber fixing portion comprising first and second fixing blocks and an adhesive for holding an optical fiber with a spherical lens coupled to the semiconductor laser near the semiconductor laser; The fiber fixing frame is constructed of a fiber fixing frame installed at a predetermined position in the hydraulic direction (Z-axis direction) of the fiber fixing part, and a second fiber fixing part made of an agglutinant filled in the fixing frame.

〔作用〕[Effect]

l〜物体とB物体とを高い位置決め精度で接着固定する
には、一般につぎのようにする。まず、固定前にAとB
との接着面を接触させながら、上記AとBとを相対的に
変位させて最良位置を定める。
In order to adhesively fix the l~ object and the B object with high positioning accuracy, the following procedure is generally performed. First, before fixing A and B
The best position is determined by relatively displacing A and B while bringing their adhesive surfaces into contact with each other.

つぎに上記位置関係でAとBとを圧着し、AB間の摩擦
によって固定作業時のAとBとの相対的変位を抑制しな
がら、はんだ付けや接着剤注入などの固定作業を行う、 上記方法を本発明における先球レンズ付光ファイバと半
導体レーザとの結合に適用すると、上記のような構成に
なる。この場合、位置関係を固定するべき先球レンズ付
光ファイバも半導体レーザも、互いに接触させることは
、原理上からも物体の強度上からも不可能である。した
がって、上記先球レンズ付光ファイバのレンズ部および
上記半導体レーザの近傍に、接触させるべき固定用のブ
ロックを設けることになる。この際、第1O図および第
11図に明らかなように、高い位置決め固定精度を必要
とするのは、光軸に垂直なX軸、X軸の2方向である。
Next, A and B are crimped in the above positional relationship, and the fixing work such as soldering and adhesive injection is performed while suppressing the relative displacement of A and B during the fixing work due to the friction between AB. When the method of the present invention is applied to the coupling between the optical fiber with a spherical tip lens and the semiconductor laser, the above-mentioned configuration is obtained. In this case, it is impossible to bring the optical fiber with a spherical lens and the semiconductor laser into contact with each other, which should have a fixed positional relationship, both in principle and in terms of the strength of the object. Therefore, a fixing block to be brought into contact is provided near the lens portion of the optical fiber with a spherical lens and the semiconductor laser. At this time, as is clear from FIGS. 1O and 11, high positioning and fixing accuracy is required in two directions: the X-axis and the X-axis perpendicular to the optical axis.

そのため、接触して位置合わせし固定すべき面を、光軸
に垂直な面とする第1図および第2図に示すような固定
用ブロック8および9を設ける。固定用ブロック8は半
導体レーザlの近傍に固定しておく、もう一方の固定用
ブロック9は上記ブロック8に接触させておき、この状
態でレンズと半導体レーザ間を最良結合位置に調整する
。その後、ブロック9に接着剤11を用いて先球レンズ
付光ファイバ5を固定し、半導体レーザ1と上記先球レ
ンズ付光ファイバ5の光軸方向の位置を固定する。光軸
方向(Z軸方向)は第10図に示したようにトレランス
が±4.5μmと広いので、接着剤の硬化収縮等の影響
を考慮しても十分に上把清度を達成することができる。
For this reason, fixing blocks 8 and 9 as shown in FIGS. 1 and 2 are provided whose surfaces to be contacted, aligned and fixed are perpendicular to the optical axis. The fixing block 8 is fixed near the semiconductor laser l, the other fixing block 9 is kept in contact with the block 8, and in this state the lens and the semiconductor laser are adjusted to the best coupling position. Thereafter, the optical fiber 5 with a spherical lens is fixed to the block 9 using an adhesive 11, and the positions of the semiconductor laser 1 and the optical fiber 5 with a spherical lens in the optical axis direction are fixed. As shown in Figure 10, the optical axis direction (Z-axis direction) has a wide tolerance of ±4.5 μm, so it is possible to achieve sufficient clarity even when considering the effects of curing shrinkage of the adhesive, etc. Can be done.

つぎに上記状忠で光市山に垂直な方向の最適位置を、F
l整して求め、その後、固定用ブロック9をブロック8
に圧、nする。この状態で接着剤11’ を用いブロッ
ク8と9とを固定すれば、接着剤II’の硬化過程にお
いてもブロック8,9は共に変位することなく、光補1
こ1直な方向の高精度位置決め固定が実現する。上記第
1の固定用ブロック8および第2の固定用ブロック9は
1.熟形張係数差が最も小さい点から石英を用いるのが
好ましいが、例えば石英の代りにインバー合金を用いて
もよい。また、基板6の材料としては銅を用いることが
できるが、より好ましくは上記同様の理由で、石英ある
いはインバー合金を用いるとよい。
Next, in the above situation, find the optimal position in the direction perpendicular to Mt.
After that, fixing block 9 is fixed to block 8.
Pressure, n. If the blocks 8 and 9 are fixed using the adhesive 11' in this state, the blocks 8 and 9 will not be displaced even during the curing process of the adhesive II', and the optical supplement 1
High precision positioning and fixing in one straight direction is achieved. The first fixing block 8 and the second fixing block 9 are 1. Although it is preferable to use quartz because it has the smallest difference in tensile coefficient, for example, an invar alloy may be used instead of quartz. Furthermore, although copper can be used as the material for the substrate 6, it is more preferable to use quartz or an invar alloy for the same reason as above.

なお、ファイバ固定用枠lOおよび接着剤11′からな
る第2のファイバ固定部は、外力が半導体レーザと先球
レンズの固定部におよぶのを防止するためのものである
The second fiber fixing part, which is made up of the fiber fixing frame lO and the adhesive 11', is for preventing external force from being applied to the fixing part of the semiconductor laser and the spherical lens.

上記のように、先球レンズ付光ファイバと半導体レーザ
との間に高精度な接触固定を実現するため、本発明の半
導体レーザモジュールは、第1の固定用ブロックを半導
体レーザの側に設け、第2の固定用ブロックを先球レン
ズ付光ファイバの個に設けたものである。
As described above, in order to achieve highly accurate contact fixation between the optical fiber with a spherical lens and the semiconductor laser, the semiconductor laser module of the present invention includes a first fixing block provided on the side of the semiconductor laser, A second fixing block is provided on each optical fiber with a spherical lens.

〔実施例〕〔Example〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明による半導体レーザモジュールの一実施
例を示す平面図、第2図は上記実施例の側面図、第3図
は上記実施例の(1育成を示す斜視図、第4図は上記実
施例の作製工程を示す図、第5図は上記半導体レーザモ
ジュールの他の実施例の構成を示す図、第6図は上記他
の実施例の側面図、第7図は上記他の実施例の平面図で
ある。第1図ないし第3図において、平面状のピー1−
シンクを兼ねる銅ブロックの基板6の所望の位置に、発
振波長1.3μmのInGaAsP半導体レーザ1を、
熱膨張係数差を吸収するためにSLを用いた緩衝材7を
介して、第3図に示すように光軸をZ軸方向にし、上側
を向けAu−Sn (80−20)合金で接着した。つ
ぎに、半導体レーザ1の近傍に、光軸に垂直な接触固定
面8′を有するコ字形の第1の固定用ブロック8を、上
記接触固定面8′が発光面より2゜2100μmだけ前
方(Z軸方向)に位置するように設置し、エポキシ接着
剤で固定した。ここで半導体レーザ1は素子長300μ
mで厚さ100μm、Si、I衝材7の厚さは400μ
mとした。つぎに内径400μm、外径1000μm、
長さ500pmの円筒状をしたファイバ固定用枠IOを
、上記半導体レーザ1から1 、5mm離れた位置に、
中心線がほぼ光軸に一致するように設置し、エポキシ接
着剤で固定した。上記固定用枠10の材質はアルミナで
ある。
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a semiconductor laser module according to the present invention, FIG. 2 is a side view of the above embodiment, FIG. 3 is a perspective view showing (1 growth) of the above embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the structure of another embodiment of the semiconductor laser module, FIG. 6 is a side view of the other embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the other embodiment of the semiconductor laser module. FIG. 3 is a plan view of an example. In FIGS.
An InGaAsP semiconductor laser 1 with an oscillation wavelength of 1.3 μm is placed at a desired position on a copper block substrate 6 that also serves as a sink.
In order to absorb the difference in thermal expansion coefficient, the optical axis was set in the Z-axis direction and the upper side was bonded with Au-Sn (80-20) alloy through a buffer material 7 using SL to absorb the difference in thermal expansion coefficient. . Next, a U-shaped first fixing block 8 having a contact fixing surface 8' perpendicular to the optical axis is placed near the semiconductor laser 1 so that the contact fixing surface 8' is 2°2100 μm ahead of the light emitting surface ( Z-axis direction) and fixed with epoxy adhesive. Here, the semiconductor laser 1 has an element length of 300 μm.
m and the thickness is 100μm, and the thickness of the Si, I reinforcement material 7 is 400μm.
It was set as m. Next, the inner diameter is 400 μm, the outer diameter is 1000 μm,
A cylindrical fiber fixing frame IO with a length of 500 pm was placed at a position 1.5 mm away from the semiconductor laser 1.
It was installed so that the center line almost coincided with the optical axis and fixed with epoxy adhesive. The material of the fixing frame 10 is alumina.

つぎに第4図に示すように、光軸方向(Z軸)を重力方
向に平行にし、かつ、光の進行方向(Z軸方向)が重力
と反対方向になるように、基板6を保持台に固定した。
Next, as shown in FIG. 4, the substrate 6 is placed on a holding stand so that the optical axis direction (Z-axis) is parallel to the direction of gravity and the traveling direction of light (Z-axis direction) is opposite to gravity. Fixed.

その後、光軸に垂直な接触固定面を有し、かつ、ファイ
バガイド部の光軸と想定される位置が重心の位置とほぼ
一致するような。
After that, it has a contact fixing surface perpendicular to the optical axis, and the position assumed to be the optical axis of the fiber guide section almost coincides with the position of the center of gravity.

第2の固定用ブロック9を用意し、これを上記第1の固
定用ブロック8の上に、光軸がほぼ一致するように載せ
た(第4図■)。ついで、微動台(図示せず)に固定さ
れた先球レンズ付光ファイバ5(先端球径R=10μm
の単一モード光ファイバ)を、上部より光軸に平行にフ
ァイバ固定用枠10を貫通させ、かつ、半導体レーザ1
に通電して上記ファイバ5からの出力光をモニタしなが
ら。
A second fixing block 9 was prepared and placed on top of the first fixing block 8 so that the optical axes were substantially aligned (FIG. 4, ■). Next, an optical fiber 5 with a tip lens (tip sphere diameter R = 10 μm) is fixed to a fine movement table (not shown).
(single mode optical fiber) is passed through the fiber fixing frame 10 from above in parallel to the optical axis, and the semiconductor laser 1
while monitoring the output light from the fiber 5.

半導体レーザlとの結合を最良状態に調整した。The coupling with the semiconductor laser 1 was adjusted to the best condition.

この時、結合損は2.5dBであった。ここで、上記の
ように光軸を重力方向に設定するのは、高精度を要する
xt’を方向に重力および接着剤による浮力が作用する
のを防止するとともに、光ファイバ5に対し光軸と平行
方向に張力を作用させ、光学系を力学的に安定させるた
めである。特に本発明の半導体レーザモジュールのよう
に、サブミクロン情度の泣置決め工程では、上記の配置
は必須の操作である。つぎにエポキシ接着剤を、第2の
固定用ブロック9と先球レンズ光ファイバ5との間に、
上部2者だけを接着固定する量だけ注入して固化させ(
第4図■)、これにより2方向の半導体レーザと先球レ
ンズ間の位置を固定した。第4(Aに示す第2の固定用
ブロック9は、光ファイバ5に対して固定溝を何するも
のを示したが、固定ヘラ設けた固定用ブロックであって
も上記製作工程は同様である。上記・のの工程中にx、
yJ[t1方向力位賀は最良の位置から多少ずれるので
、第2の1.1定用ブロンク9と第1の固定用ブロック
8とを1妾1独させたまま、先球レンズ付光ファイバ5
をX。
At this time, the coupling loss was 2.5 dB. Here, the purpose of setting the optical axis in the direction of gravity as described above is to prevent gravity and buoyancy due to the adhesive from acting in the direction xt', which requires high precision, and to align the optical axis with respect to the optical fiber 5. This is to mechanically stabilize the optical system by applying tension in the parallel direction. Particularly in a submicron placement process such as the semiconductor laser module of the present invention, the above arrangement is an essential operation. Next, apply epoxy adhesive between the second fixing block 9 and the tip spherical lens optical fiber 5.
Pour enough amount to bond and fix only the upper two parts and let it solidify (
4), thereby fixing the position between the semiconductor laser and the front lens in two directions. The second fixing block 9 shown in No. 4 (A) has a fixing groove for the optical fiber 5, but the manufacturing process is the same even if the fixing block is provided with a fixing spatula. .During the above process x,
Since the force position in the yJ [t1 direction is slightly deviated from the best position, the optical fiber with a tip lens is connected while the second 1.1 fixing block 9 and the first fixing block 8 are left alone. 5
X.

y・i+h方向に勅かして最良位置に調整したのち、光
ファイバ5を保持しているmJ!IJ装置によって、上
記光ファイバ5の光・側方向に数十gの力を加え、固定
用ブロック8と9とを圧着した(第4図■)。
After adjusting it to the best position by pushing it in the y・i+h direction, mJ! is holding the optical fiber 5! Using an IJ device, several tens of grams of force was applied in the optical and lateral directions of the optical fiber 5 to press the fixing blocks 8 and 9 together (FIG. 4, ■).

この時、半導体レーザ1と上記光ファイバ5との結合損
は2.7d Bであった。上記状態で、固定用ブロック
8および9にまたがってエポキシ接着剤を塗布したが、
接着剤は表面張力によってブロック8と9との隙間に入
り込んで固化した(第4図■)。
At this time, the coupling loss between the semiconductor laser 1 and the optical fiber 5 was 2.7 dB. In the above state, epoxy adhesive was applied across fixing blocks 8 and 9, but
The adhesive entered the gap between blocks 8 and 9 due to surface tension and solidified (Fig. 4 ■).

この間、ブロック8はブロック9に圧着されているので
、互いの位置関係は動かず、結合損に変化はなかった。
During this time, since the block 8 was crimped to the block 9, the mutual positional relationship did not change, and there was no change in the coupling loss.

最後に、ファイバの切断作業などによって外力が半導体
レーザ1とレンズ固定部におよぶのを防止するため、半
4体レーザ1とレンズ固定部より離れた位置に設置され
たファイバ固定枠10に、中央部の穴から接着剤を注入
して光ファイバ5を固定しく第4図(■)、半導体レー
ザモジュールを完成した。
Finally, in order to prevent external force from being applied to the semiconductor laser 1 and the lens fixing part due to fiber cutting work, etc., a central The optical fiber 5 was fixed by injecting adhesive through the hole in the hole, and the semiconductor laser module was completed as shown in FIG. 4 (■).

上記固定用ブロック8および9の材質は、温度変化によ
る半導体レーザとレンズ間の位置ずれを極力小さくする
ため、熱膨張係数が小さいものが望ましいので1本実施
例では石英を使用したが、鉄−ニッケル系のインバー合
金を用いても同様の効果を得ることができる。なお、本
実施例は基板6が半導体レーザ1のヒートシンクを兼ね
た簡易型であるため、基板6の材料としては銅を用いた
The fixing blocks 8 and 9 are preferably made of a material with a small coefficient of thermal expansion in order to minimize the displacement between the semiconductor laser and the lens due to temperature changes. A similar effect can be obtained by using a nickel-based invar alloy. In this embodiment, since the substrate 6 is a simple type that also serves as a heat sink for the semiconductor laser 1, copper is used as the material for the substrate 6.

つぎに、広い温度範囲のビー1〜サークルに対して耐性
を考慮した、高信頼型の半導体レーザモジュールである
他の実施例を説明する。第5図は先球レンズ付光ファイ
バ5と基板6との間において、熱膨張係数差による第1
固定部および第2固定部の疲労によって発生する、半導
体レーザとレンズ間の位置ずれを解決するために作製し
た、先球レンズ付光ファイバモジュールの斜視図である
。本実施例では、まず、基板6と第1の固定用ブロック
8とを一体化したブロック体を石英で作製した。
Next, another embodiment will be described which is a highly reliable semiconductor laser module that takes into consideration the resistance to bees 1 to circles over a wide temperature range. FIG. 5 shows the difference between the optical fiber 5 with a spherical lens and the substrate 6 due to the difference in coefficient of thermal expansion.
FIG. 2 is a perspective view of an optical fiber module with a spherical tip lens manufactured in order to solve the misalignment between the semiconductor laser and the lens caused by fatigue of the fixed part and the second fixed part. In this example, first, a block body in which the substrate 6 and the first fixing block 8 were integrated was fabricated from quartz.

つぎにヒートシンク材である銅ブロツク6′上に、シリ
コン基板7を上記銅ブロック6′より図示のように所望
の距離だけ突出させて設け、この突出部に半導体レーザ
1を設置した。上記突出した半導体レーザ1が上記固定
用ブロック8の間の位置にくるようにして、第6図およ
び第7図に示すように、基板6および銅ヒートシンク6
′とをエポキシ接着剤で貼り合わせた。その後、同じく
石英で作製したファイバ固定枠10を、該固定枠10の
中心線が光軸にほぼ一致するように基板6上に設置した
。このような構成を前記実施例について記載したのと同
様の工程で作製したところ、先球レンズ付光ファイバ5
と基板6との間における熱膨張係数差の問題が解消され
、−20℃〜+70℃のヒートサイクルを1000回以
上繰り返しても、特性劣化がない高い信頼性のファイバ
付半導体レーザモジュールが得られた。
Next, a silicon substrate 7 was provided on a copper block 6', which is a heat sink material, so as to protrude from the copper block 6' by a desired distance as shown in the figure, and a semiconductor laser 1 was placed on this protrusion. As shown in FIGS. 6 and 7, the protruding semiconductor laser 1 is placed between the fixing blocks 8 and the substrate 6 and the copper heat sink 6
′ were attached using epoxy adhesive. Thereafter, a fiber fixing frame 10 also made of quartz was placed on the substrate 6 so that the center line of the fixing frame 10 substantially coincided with the optical axis. When such a configuration was manufactured by the same process as described in the above example, an optical fiber 5 with a tip lens was obtained.
The problem of the difference in thermal expansion coefficient between the substrate 6 and the substrate 6 has been solved, and a highly reliable fiber-attached semiconductor laser module with no characteristic deterioration can be obtained even after heat cycles of -20°C to +70°C are repeated over 1000 times. Ta.

また、半導体レーザが、活性層およびその周囲のクラッ
ド層の屈折率を反映した導波型光素子であることを考慮
すれば、本発明は石英系光ファイバとm−v族生導体材
料から成る高NA導波型光素子の接続一般に適用できる
ことは明らかである。
Furthermore, considering that a semiconductor laser is a waveguide type optical device that reflects the refractive index of an active layer and a cladding layer surrounding it, the present invention is made of a silica-based optical fiber and an m-v group bioconductor material. It is clear that the present invention can be applied to connections of high NA waveguide type optical devices in general.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記のように本発明による半導体レーザモジュールは、
基板上に半導体レーザを設置する工程と、上記半導体レ
ーザの近傍に第1の固定用ブロックを設置する工程と、
上記半導体レーザの前方基板上に光ファイバ固定枠を設
置する工程と、想定光軸が重力方向と平行でかつ光の進
行方向が重力方向と反対方向になるように、上記基板を
治具に設■する工程と、上記第1の固定用ブロック上に
光ファイバ固定溝もしくは固定穴が光軸にほぼ一致する
ように、第2の固定用ブロックを接着面を下シニして互
く工程と、先球レンズ付光ファイバを上方から固定枠を
貫通させて半導体レーザと最高効率で拮合させるために
位互調整をする工程と、先球レンズ付光ファイバと第2
の固定用ブロック間に・妾1剤を挿入して固化させる工
程と、先球レンズ・4光フフ了バと′!−享体レーザと
を最高効=3で結合させるように位、lJ!Iしたのち
、光陽方向に平行して下方に先球レンズ付光ファイバを
押し付け、第2の固定用ブロックを′51の固定用ブロ
ックにTTF−、u固定する工程と、上記第1および第
2の固定用ブロックに挟まれた接着面に接着剤を表面張
力によって挿入したのち固化させる工程と、前方固定“
11枠内に接着剤注入穴から接着剤を注入して固定する
工程とから、順次形成されることにより、半導体レーザ
と光ファイバ間の高精度な位置決め固定が実現する。し
たがって、この光学系が有する構成の単純さと性能の良
さから、極めて安価で高性能なファイバ付半導体レーザ
モジュールの作製が可能であり、高信頼度の光通信シス
テムの低価格化を実現することができる。
As described above, the semiconductor laser module according to the present invention has
a step of installing a semiconductor laser on a substrate; a step of installing a first fixing block near the semiconductor laser;
A step of installing an optical fiber fixing frame on the front substrate of the semiconductor laser, and installing the substrate on a jig so that the assumed optical axis is parallel to the direction of gravity and the direction of light travel is opposite to the direction of gravity. (2) a step of attaching the second fixing block with the adhesive surface facing downward so that the optical fiber fixing groove or fixing hole on the first fixing block substantially coincides with the optical axis; A process of passing the optical fiber with a spherical lens through the fixed frame from above and adjusting its position in order to match it with the semiconductor laser with the highest efficiency;
The process of inserting the concubine 1 agent between the fixing blocks and solidifying it, and the tip lens and 4-light fufu-rebar and '! - Place lJ to combine with the body laser with maximum efficiency = 3! After I, the optical fiber with a spherical lens is pressed downward parallel to the direction of the sun, and the second fixing block is TTF-, u-fixed to the fixing block '51, and the above-mentioned first and second The process of inserting the adhesive into the adhesive surface sandwiched between the fixing blocks by surface tension and then solidifying it, and the process of forward fixation.
By injecting adhesive into the frame 11 from the adhesive injection hole and fixing the adhesive, highly accurate positioning and fixing between the semiconductor laser and the optical fiber can be realized. Therefore, due to the simple configuration and high performance of this optical system, it is possible to fabricate an extremely inexpensive and high-performance fiber-attached semiconductor laser module, and it is possible to realize a low-cost highly reliable optical communication system. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明による半導体レーザモジュールの一実施
例を示す平面図、第2図は上記実施例の側面図、第3図
は上記実施例の構成を示す斜視図、第4図は上記実施例
の作製工程を示す図、第521は上記半導体レーザモジ
ュールの池の実惟例の構成を示す図、第6図は上記他の
実施例の側面図、第7図は上記他の実施例の平面A、第
8図は従来のファイバ付半導体レーザモジュールの光学
系を示す図、第9図は先球レンズ付光ファイバを用いた
半導体レーザモジュールの光学系を示す図、第10図は
半導体レーザと先球レンズ付光ファイバの結合特性にお
ける光軸方向の互着依存性を示す図、第11図は上記結
合特性における光軸に垂直な方向の距煎依存性を示す図
である。 1・・・半導体レーザ 5・・先球レンズ付光ファイバ 6・・基板 8・・・第1の固定用ブロック 9・・第2の固定用ブロック 10−・・第2のファイバ固定部 特許出顕人 日本電信′届話 株式会社代理人弁理士 
中 村 純 之 助 第2 牛JaL−γ。 5;先球レンズ゛°tす走ファ4バ 6:1版 手続補正書(自発) 平成 1年12月 7日
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a semiconductor laser module according to the present invention, FIG. 2 is a side view of the above embodiment, FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the above embodiment, and FIG. 4 is a plan view showing the above embodiment. 521 is a diagram showing the structure of an actual example of the semiconductor laser module, FIG. 6 is a side view of the other embodiment described above, and FIG. 7 is a diagram showing the structure of the other embodiment described above. Plane A, Figure 8 shows the optical system of a conventional fiber-equipped semiconductor laser module, Figure 9 shows the optical system of a semiconductor laser module using an optical fiber with a spherical lens, and Figure 10 shows the semiconductor laser module. FIG. 11 is a diagram showing the dependence of the coupling characteristics of the optical fiber with a spherical lens on each other in the optical axis direction, and FIG. 11 is a diagram showing the distance dependence of the coupling characteristics in the direction perpendicular to the optical axis. 1... Semiconductor laser 5... Optical fiber with tip spherical lens 6... Substrate 8... First fixing block 9... Second fixing block 10... Second fiber fixing part patented Akihito Nippon Telegraph Report Patent Attorney Co., Ltd.
Junnosuke Nakamura 2nd Beef JaL-γ. 5; Procedural amendment for the 6:1 version with a forward lens and a 4-bar forward lens (spontaneous) December 7, 1999

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、平面基板上の所望の位置に設置された半導体レーザ
と、先端部に備えたレンズ部を介して上記半導体レーザ
に光学的に結合している先球レンズ付光ファイバと、上
記レーザ近傍の基板上の所定位置に、光軸に垂直な接着
面を有し、該接着面が上記半導体レーザの発光面より所
定の距離だけ前方に位置するように固定した第1の固定
用ブロックと、光軸に平行な光ファイバ固定溝もしくは
固定穴と接着剤とにより、上記先球レンズ付光ファイバ
のレンズ部近傍を保持し、かつ、光軸に垂直な接着面を
有し、該接着面を、上記第1の固定用ブロックの接着面
に接着剤で保持した第2の固定用ブロックからなる第1
のファイバ固定部と、上記第2の固定用ブロックの先球
レンズ付光ファイバ保持位置より所定の距離だけ前方の
位置で、上記先球レンズ付光ファイバを上記基板上に保
持する第2のファイバ固定部とからなる半導体レーザモ
ジュール。 2、上記第2のファイバ固定部は、光軸に平行で中心軸
が光軸とほぼ一致し、かつ、上記先球レンズ付光ファイ
バの外径より十分大きい穴を有し、さらに中央部に接着
剤注入用の穴を有して基板上に設置された前方固定用枠
と、該固定用枠中を貫通する光ファイバと、上記枠内の
間隙に満たす接着剤とからなることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載した半導体レーザモジュール。 3、基板上に半導体レーザを設置する工程と、上記半導
体レーザの近傍に第1の固定用ブロックを設置する工程
と、上記半導体レーザの前方基板上に光ファイバ固定枠
を設置する工程と、想定光軸が重力方向と平行でかつ光
の進行方向が重力方向と反対方向になるように、上記基
板を治具に設置する工程と、上記第1の固定用ブロック
上に光ファイバ固定溝もしくは固定穴が光軸にほぼ一致
するように、第2の固定用ブロックを接着面を下にして
置く工程と、先球レンズ付光ファイバを上方から固定枠
を貫通させて半導体レーザと最高効率で結合させるため
に位置調整をする工程と、先球レンズ付光ファイバと第
2の固定用ブロック間に接着剤を挿入して固化させる工
程と、先球レンズ付光ファイバと半導体レーザとを最高
効率で結合させるように位置調整したのち、光軸方向に
平行して下方に先球レンズ付光ファイバを押し付け、第
2の固定用ブロックを第1の固定用ブロックに圧着固定
する工程と、上記第1および第2の固定用ブロックに挟
まれた接着面に接着剤を表面張力によって挿入したのち
固化させる工程と、前方固定用枠内に接着剤注入穴から
接着剤を注入して固定する工程とから、順次形成される
半導体レーザモジュールの製造方法。
[Claims] 1. A semiconductor laser installed at a desired position on a flat substrate, and an optical fiber with a spherical tip lens optically coupled to the semiconductor laser through a lens section provided at its tip. and a first member having an adhesive surface perpendicular to the optical axis at a predetermined position on the substrate near the laser, and fixed such that the adhesive surface is located a predetermined distance in front of the light emitting surface of the semiconductor laser. A fixing block, an optical fiber fixing groove or a fixing hole parallel to the optical axis, and an adhesive hold the lens portion of the optical fiber with a tipped lens, and have an adhesive surface perpendicular to the optical axis. , a first fixing block comprising a second fixing block whose adhesive surface is held on the adhesive surface of the first fixing block with an adhesive;
and a second fiber that holds the optical fiber with a bulbous lens on the substrate at a position a predetermined distance ahead of the optical fiber holding position of the bulbous lens of the second fixing block. A semiconductor laser module consisting of a fixed part. 2. The second fiber fixing part has a hole that is parallel to the optical axis, the center axis of which is substantially coincident with the optical axis, and that is sufficiently larger than the outer diameter of the optical fiber with a spherical lens at the center. It is characterized by comprising a front fixing frame having an adhesive injection hole and installed on the substrate, an optical fiber passing through the fixing frame, and an adhesive filling a gap in the frame. A semiconductor laser module according to claim 1. 3. A step of installing a semiconductor laser on a substrate, a step of installing a first fixing block near the semiconductor laser, a step of installing an optical fiber fixing frame on the front substrate of the semiconductor laser, and an assumption that installing the substrate on a jig so that the optical axis is parallel to the direction of gravity and the traveling direction of light is opposite to the direction of gravity; and installing an optical fiber fixing groove or fixing on the first fixing block. A process of placing the second fixing block with the adhesive side facing down so that the hole almost coincides with the optical axis, and passing the optical fiber with a spherical lens through the fixing frame from above to couple it with the semiconductor laser with maximum efficiency. A process of adjusting the position of the optical fiber with a lens tip and a step of inserting and solidifying the adhesive between the optical fiber with a lens tip and a second fixing block, and a step of adjusting the position of the optical fiber with a tip lens and a semiconductor laser with maximum efficiency. After adjusting the position so as to be coupled, pressing the optical fiber with a bulbous tip downward parallel to the optical axis direction and crimping and fixing the second fixing block to the first fixing block; and a step of inserting the adhesive into the adhesive surface sandwiched between the second fixing blocks by surface tension and then solidifying it, and a step of injecting the adhesive from the adhesive injection hole into the front fixing frame and fixing it. , a method for manufacturing a semiconductor laser module that is sequentially formed.
JP30987988A 1988-12-09 1988-12-09 Semiconductor laser module and its manufacture Pending JPH02156212A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30987988A JPH02156212A (en) 1988-12-09 1988-12-09 Semiconductor laser module and its manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30987988A JPH02156212A (en) 1988-12-09 1988-12-09 Semiconductor laser module and its manufacture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02156212A true JPH02156212A (en) 1990-06-15

Family

ID=17998404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30987988A Pending JPH02156212A (en) 1988-12-09 1988-12-09 Semiconductor laser module and its manufacture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH02156212A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1134605A2 (en) * 2000-03-01 2001-09-19 Ngk Insulators, Ltd. Bonding structure of optical members
JP2011145469A (en) * 2010-01-14 2011-07-28 Murata Mfg Co Ltd Optical module

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1134605A2 (en) * 2000-03-01 2001-09-19 Ngk Insulators, Ltd. Bonding structure of optical members
EP1134605A3 (en) * 2000-03-01 2004-07-07 Ngk Insulators, Ltd. Bonding structure of optical members
JP2011145469A (en) * 2010-01-14 2011-07-28 Murata Mfg Co Ltd Optical module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5574811A (en) Method and apparatus for providing optical coupling between optical components
JP2817778B2 (en) Optical module and manufacturing method thereof
JP2000121889A (en) Optical module and manufacture of optical module
JP3059171B1 (en) Optical fiber output semiconductor device
JP3518491B2 (en) Optical coupling device
JPH0980273A (en) Optical device
JP3256489B2 (en) Optical coupling structure, optical device, their manufacturing method and manufacturing apparatus
JPH02156212A (en) Semiconductor laser module and its manufacture
JPH085876A (en) Module for light transmission and lens holder member used for the same
JPH06308356A (en) Parallel transmission optical module
JP3819143B2 (en) Optical coupling system, optical module, and optical transmission system
JP2001194623A (en) Fiber stub type optical device and optical module using same
JPH08122578A (en) Optical module and its assembling method
JPH01310315A (en) Structure for connecting light guide and optical fiber and its production thereof
Enochs A packaging technique to achieve stable single-mode fiber to laser alignment
JPS63167311A (en) Coupler between optical element and optical fiber
JPH02127605A (en) Optical component device
JPS582469B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser device with lens
JP4446614B2 (en) Optical device and optical module
JPH01310314A (en) Method of connecting light guide and optical fiber
JPH05210025A (en) Connecting structure and connecting method for optical waveguide element and optical fiber
JPS58196521A (en) Optical coupling circuit
JPH10311936A (en) Optical module
JPH0318806A (en) Semiconductor laser module
US6880984B2 (en) Laser platform