JPH03180090A - Semiconductor laser module - Google Patents
Semiconductor laser moduleInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光フアイバ通信用半導体レーザモジュールに
関し、特に光学部品と半導体レーザ素子の固定構造に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser module for optical fiber communication, and particularly to a fixing structure for an optical component and a semiconductor laser element.
従来の半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子と
ホトダイオードをマウントしたステムをマウントホルダ
の一方の座グリ部に嵌合し半田で固定し、結合レンズを
介して他方の座グリ部に設けた光ファイバに結合する構
造を有している(第1図参照〉。従来の半導体レーザモ
ジュールにおいては、半導体レーザ素子やステムの固定
は半田によって行なうのが一般的である。まず半導体レ
ーザ素子のヒートシンクへの固定には高融点半田を使用
し、次のヒートシンクのステムへの固定には少し融点の
低い半田を使用し、そして最後のステムのマウントホル
ダへの容易には更に融点の低い半田を使用している。In a conventional semiconductor laser module, a stem on which a semiconductor laser element and a photodiode are mounted is fitted into one counterbore of a mount holder, fixed with solder, and connected to an optical fiber provided in the other counterbore through a coupling lens. (See Figure 1) In conventional semiconductor laser modules, the semiconductor laser element and stem are generally fixed using solder. First, the semiconductor laser element is fixed to the heat sink. A high melting point solder is used for fixing the next heat sink to the stem, and a solder with a slightly lower melting point is used to easily attach the last stem to the mount holder. .
上述した従来の半田」固定技術においては、通常半田に
は融点より十分低い温度でも一定の負荷条件下で半田が
塑性変形を起す、いわゆる半田クリープ現象が存在する
ため、高精度を必要とする光学装置の固定技術としては
、信頼度に欠けるという問題がある。In the conventional "solder" fixing technology described above, there is a so-called solder creep phenomenon in which solder normally undergoes plastic deformation under certain load conditions even at temperatures well below its melting point. The problem with device fixing technology is that it lacks reliability.
例えば、半導体レーザ素子と単一モードファイバとの結
合系では、直接接合でサブミクロンの結合精度が要求さ
れ、レンズを介する結像系でも数ミクロンの結合精度が
要求されているが、半導体レーザ素子のマウントにA
u S n (80/20)半田〈融点283℃〉を使
用した場合サブキャリア(ヒートシンク)のステムへの
固定にはPb5n(63/37 )半田(融点183℃
)を使用するのが半田固定での一般的方法である。しか
し、モジュールの保存温度として85℃を要求された場
合、光学系の安定度をこの半田固定構造で確保すること
は半田クリープ現象が起こり信頼性上問題である。For example, in a coupling system between a semiconductor laser element and a single mode fiber, submicron coupling precision is required for direct bonding, and several micron coupling precision is required for an imaging system using a lens. A to the mount of
When u S n (80/20) solder (melting point 283°C) is used, Pb5n (63/37) solder (melting point 183°C) is used to fix the subcarrier (heat sink) to the stem.
) is a common method for soldering. However, when a storage temperature of 85° C. is required for the module, securing the stability of the optical system with this solder fixing structure causes a solder creep phenomenon, which poses a reliability problem.
本発明の半導体レーザモジュールは、結合レンズを中央
に固定したマウントホルダの側面に溝を設け、レーザダ
イオードとフォトダイオードが搭載されたステムをマウ
ントホルダーの端面からレーザダイオードと結合レンズ
とを対向するようにマウントホルダの内径に嵌合し、始
めにマウントホルダ側面溝の周囲からレーザ溶接し、次
にステムとマウントホルダの嵌合部を半田固定すること
を特徴としている。In the semiconductor laser module of the present invention, a groove is provided on the side surface of the mount holder that fixes the coupling lens in the center, and the stem on which the laser diode and photodiode are mounted is inserted from the end face of the mount holder so that the laser diode and the coupling lens face each other. The stem is fitted onto the inner diameter of the mount holder, first laser welded around the groove on the side of the mount holder, and then the fitting part of the stem and mount holder is fixed by soldering.
次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
第1図(a)、(b)は本発明の第1の実施例を示す半
導体レーザモジュールの平面図と断面図である。本実施
例は単レンズ結合の温度調整機構が無いファイバーピグ
テール付半導体レーザモジュールを示す。同図において
、1はマウントホルダ、2はレーザダイオードおよびモ
ニタ用ホトダイオードをマウントするステム、3はロッ
ドレンズ、4はレーザダイオード、5はモニタ用ホトダ
イオード、6はレーザスポット溶接、7は半田、8はD
IPケース、9は台座、10はファイバ11はフェルー
ル、12はスライドリング、13はリード端子である。FIGS. 1(a) and 1(b) are a plan view and a sectional view of a semiconductor laser module showing a first embodiment of the present invention. This embodiment shows a fiber pigtailed semiconductor laser module without a single lens coupling temperature adjustment mechanism. In the figure, 1 is a mount holder, 2 is a stem for mounting a laser diode and a monitor photodiode, 3 is a rod lens, 4 is a laser diode, 5 is a monitor photodiode, 6 is laser spot welding, 7 is solder, and 8 is a stem. D
An IP case, 9 a pedestal, 10 a fiber 11 a ferrule, 12 a slide ring, and 13 a lead terminal.
マウントホルダ1には前もってロッドレンズ3がAuS
n半田で半田付けされる。このマウントホルダlの内径
にレーザダイオード4およびホトダイオード5を搭載し
たステム2を嵌合挿入させてマウントホルダ1の側面か
ら円周上にYAGレーザスポット溶接6し、固定した後
、嵌合部を半田付けする。The rod lens 3 is made of AuS in advance on the mount holder 1.
It is soldered with n solder. The stem 2 carrying the laser diode 4 and photodiode 5 is fitted and inserted into the inner diameter of the mount holder l, YAG laser spot welding is performed 6 on the circumference from the side of the mount holder 1, and after fixing, the fitting part is soldered. Attach.
次に、レーザダイオード4を発光させながらファイバフ
ェルール11を最適な光結合位置に調整しスライドリン
グ12を介してYAGレーザスポット溶接6によりファ
イバフェルール11をマウントホルダ4に固定し結合光
学系を一体化する。Next, the fiber ferrule 11 is adjusted to the optimal optical coupling position while the laser diode 4 emits light, and the fiber ferrule 11 is fixed to the mount holder 4 by YAG laser spot welding 6 via the slide ring 12 to integrate the coupling optical system. do.
このようにして一体止した結合光学系をDIPタイプの
外装ケース8の中に台座9と共に組み込み端子13を接
続しキャップ封止することで半導体レーザモジュールが
完成する。A semiconductor laser module is completed by incorporating the thus integrated coupling optical system together with a pedestal 9 into a DIP type exterior case 8, connecting terminals 13, and sealing with a cap.
次に、本発明の独創部であるステムとマウントホルダの
固定方法について第2図(a)、(b)を用いて詳細に
説明する。マウントホルダ1にはステム2との嵌合部の
外周にYAGレーザスポットプラグ溶接が可能な程度の
肉厚を残す溝が設けてあり、ステム挿入端には嵌合系よ
りも大きい座グリが施しである。このようなマウントホ
ルダ1の端面からレーザダイオード4およびホトダイオ
ード5を搭載したステム2を嵌合挿入し、レーザダイオ
ード4とロッドレンズ3管の光軸方向の位置決めした後
、マウントホルダ1の溝部にYAGレーザスポット溶接
を円周上に最低3ポイント以上行い融着する。次に、マ
ウントホルダ1の端面の座グリ部にレーザダイオードの
マウント半田よりも融点の低いリング上の半田例えばP
b−3n共晶半田(融点183℃〉を置き、マウントホ
ルダ1の高周波加熱器あるいはホットプレートで加熱し
半田を溶融させ嵌合部に流入させ固着する。Next, the method of fixing the stem and mount holder, which is an original part of the present invention, will be explained in detail using FIGS. 2(a) and 2(b). The mount holder 1 has a groove on the outer periphery of the fitting part with the stem 2 that leaves enough wall thickness to allow YAG laser spot plug welding, and the stem insertion end has a counterbore larger than the fitting system. It is. After fitting and inserting the stem 2 on which the laser diode 4 and photodiode 5 are mounted from the end face of the mount holder 1, and positioning the laser diode 4 and the rod lens 3 tube in the optical axis direction, the YAG is inserted into the groove of the mount holder 1. Perform laser spot welding on at least 3 points on the circumference to fuse. Next, solder on the ring having a lower melting point than the laser diode mount solder, such as P
B-3N eutectic solder (melting point: 183° C.) is placed and heated with a high frequency heater or hot plate of the mount holder 1 to melt the solder, flow into the fitting portion, and fix.
このような構成とすることにより、レーザスポット溶接
によって接合強度が強くなり半田クリープ位置ずれを防
止することができる。With such a configuration, the joint strength is increased by laser spot welding, and it is possible to prevent solder creep displacement.
第3図は本発明の第2の実施例を示したもので、マウン
トホルダ1とステム2とのYAGレーザスポット溶接に
おいて、マウントホルダ1の溝幅を広くし光軸方向に溶
接スポットのナゲツト径の約172が重なるように数ポ
イント重ね打ちしている。この実施例では、YAGレー
ザ溶接部を光軸方向に重ね打ちすることで嵌合の光軸方
向の角度ずれに対する溶接面積が大きくなり溶接強度も
増し、したがって、嵌合の位置ずれ変化が少なくなり、
ひいては半導体レーザ素子と結合レンズとの位置ずれ変
化が少なくなるという利点がある。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, in which the groove width of the mount holder 1 is widened and the nugget diameter of the welding spot is Several points are overlaid so that approximately 172 of the numbers overlap. In this example, by overlapping the YAG laser welding part in the optical axis direction, the welding area against the angular deviation in the optical axis direction of the fitting is increased, and the welding strength is also increased. Therefore, changes in the positional deviation of the fitting are reduced. ,
As a result, there is an advantage that changes in positional deviation between the semiconductor laser element and the coupling lens are reduced.
以上説明したように本発明は、半導体レーザ素子を搭載
したステムの固定にYAGレーザスポット溶接で機械的
に安定な接合強度を持たせ、かつ嵌合面の低温半田で熱
的接触を確保することにより、電気特性的にも、長期の
光学系の信頼性にも、優れた半導体レーザモジュールを
提供できる効果を有している。As explained above, the present invention provides mechanically stable bonding strength by YAG laser spot welding for fixing a stem equipped with a semiconductor laser element, and secures thermal contact with low-temperature solder on the mating surface. This has the effect of providing a semiconductor laser module with excellent electrical characteristics and long-term optical system reliability.
第1図(a)、(b)は、本発明の第1の実施例の半導
体レーザモジュールの平面図と側面図、第2図(a)、
(b)は上記本発明の半導体レーザモジュールの半導体
レーザ素子を搭載したステムと結合レンズを固定したマ
ウントホルダの固定部を抜粋した正面図と断面図、第3
図(a)(b)は第2の実施例の正面図と断面図である
。
1・・・マウントホルダ、2・・・ステム、3・・・ロ
ッドレンズ、4・・・レーザダイオード、5・・・モニ
タ用ホトダイオード、6・・・レーザスポット溶接、7
・・・半田、8・・・DIPケース、9・・・台座、1
0・・・ファイバー、11・・・フェルール、12・・
・スライドリング、13・・・リード端子。1(a) and 1(b) are a plan view and a side view of a semiconductor laser module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2(a),
(b) is an excerpted front view and cross-sectional view of the fixing portion of the mount holder to which the stem on which the semiconductor laser element of the semiconductor laser module of the present invention is mounted and the coupling lens are fixed;
Figures (a) and (b) are a front view and a sectional view of the second embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Mount holder, 2... Stem, 3... Rod lens, 4... Laser diode, 5... Monitor photodiode, 6... Laser spot welding, 7
... Solder, 8... DIP case, 9... Pedestal, 1
0...Fiber, 11...Ferrule, 12...
・Slide ring, 13...Lead terminal.
Claims (1)
れる半導体レーザモジュールにおいて、結合レンズを中
央に固定したマウントホルダの側面に溝を設け、レーザ
ダイオードとフォトダイオードが搭載されたステムを前
記マウントホルダの端面から前記レーザダイオードと前
記結合レンズとを対向するように前記マウントホルダの
内径し嵌合し、前記ステムと前記マウントホルダを固定
するために前記マウントホルダ側面溝を周囲からレーザ
溶接し、かつ前記ステムと前記マウントホルダの嵌合部
を半田固定することを特徴とする半導体レーザモジュー
ル。In a semiconductor laser module consisting of a semiconductor laser, a coupling lens, and an optical fiber, a groove is provided on the side surface of a mount holder that fixes the coupling lens in the center, and the stem on which the laser diode and photodiode are mounted is inserted from the end face of the mount holder. The laser diode and the coupling lens are fitted to the inner diameter of the mount holder so as to face each other, and a side groove of the mount holder is laser welded from the periphery in order to fix the stem and the mount holder, and the stem and A semiconductor laser module characterized in that a fitting portion of the mount holder is fixed by soldering.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31988389A JP2864587B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Semiconductor laser module |
Applications Claiming Priority (1)
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JP31988389A JP2864587B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Semiconductor laser module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03180090A true JPH03180090A (en) | 1991-08-06 |
JP2864587B2 JP2864587B2 (en) | 1999-03-03 |
Family
ID=18115304
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31988389A Expired - Lifetime JP2864587B2 (en) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | Semiconductor laser module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2864587B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2419684A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-03 | Agilent Technologies Inc | Through transmission laser welded electro optical subassembly and lens |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP31988389A patent/JP2864587B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2419684A (en) * | 2004-10-29 | 2006-05-03 | Agilent Technologies Inc | Through transmission laser welded electro optical subassembly and lens |
US7149405B2 (en) | 2004-10-29 | 2006-12-12 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Electro-optical subassemblies and method for assembly thereof |
US7491001B2 (en) | 2004-10-29 | 2009-02-17 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Electro-optical subassemblies and method for assembly thereof |
GB2419684B (en) * | 2004-10-29 | 2009-05-27 | Agilent Technologies Inc | Electro-optical subassemblies and method for assembly thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2864587B2 (en) | 1999-03-03 |
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