JPH04116507A - Array laser module - Google Patents

Array laser module

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JPH04116507A
JPH04116507A JP23574790A JP23574790A JPH04116507A JP H04116507 A JPH04116507 A JP H04116507A JP 23574790 A JP23574790 A JP 23574790A JP 23574790 A JP23574790 A JP 23574790A JP H04116507 A JPH04116507 A JP H04116507A
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JP
Japan
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laser
array
lens
optical
fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP23574790A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Sekine
聡 関根
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • 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
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
    • G02B6/4208Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
    • G02B6/4209Optical features

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain the inexpensive array laser module by arranging a lens array, optical isolator and condenser lens in this order from the side of a semiconductor array laser. CONSTITUTION:A lens array 20, optical isolator 30 and condenser lens 40 are arranged in this order from the side of a semiconductor array laser 10. In this case, for beams generated by all the laser elements 101-10n and transmitted through the lens array 20, the diameter is almost equal to the integration range of the laser elements. Therefore, a size almost equal to the integration range of the laser elements is enough for the opening diameter of the optical isolator 30 as well, and even when the integration range is enlarged, the limit of the integration range due to the opening diameter of the optical isolator 30 is relaxed. Next, the real image of the optical output of the laser element 101 by the lens 201 is transformed with power by the lens 40 and condensed on the end face of an optical fiber 50n. Thus, the inexpensive array laser module can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体アレイレーザの光出力をファイバアレ
イに結合させるアレイレーザモジュールに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an array laser module that couples the optical output of a semiconductor array laser to a fiber array.

〈従来の技術〉 アレイレーザモジュールとしては、例えば電子情報通信
学会光通信システム研究会資料No、0SC89−67
(開板、佐0;  r’yレイレーザを用いた光FDM
伝送用送信回路の検討」、光通信システム研究会資料、
 1990.pp、35〜40)に記載の如き構成が提
案されている。
<Prior art> As an array laser module, for example, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Optical Communication System Study Group Material No. 0SC89-67
(Kaita, Sa0; Optical FDM using r'y ray laser
"Study of Transmission Circuits for Transmission", Materials of the Optical Communication System Study Group,
1990. A configuration as described in pp. 35-40) has been proposed.

第2図は上記資料に係る従来の構成の7レイレーザモジ
ユールを示す図である。第2図において、10は半導体
アレイレーザで、101〜10nのレーザ素子を等間隔
に集積化した構成であり、各レーザ素子101〜Ion
は、各々独立に光を出力する。401は第1のレンズ(
焦点距fiF1)で、レーザ素子101〜Ionの光出
力を一括して平行光線に変換する。30は光アイソレー
タで、第1のレンズ401側から入射する光のみを透過
するように配置し、反射戻り光によるレーザ素子の特性
劣化を防ぐ。402は第2のレンズ(焦点距gllF2
)で、レーザ素子101〜10nの光出力を個々に集光
する。50はファイバアレイて、光ファイバ501〜5
0nを等間隔て配置しており、半導体アレイレーザ10
の独立のレーザ素子101〜10n(こ対応して個々の
光ファイバ50n〜501が結合されるような位置関係
におかれる。すなわち、ファイバアレイ50の各光ファ
イノヘ501〜50nとおしの間隔は、第1.第2のレ
ンズ401,402によって決まる光学系の倍率をレー
ザ素子101〜Ionの間隔に乗じたものてある。
FIG. 2 is a diagram showing a 7-ray laser module having a conventional configuration according to the above-mentioned document. In FIG. 2, 10 is a semiconductor array laser, which has a configuration in which 101 to 10n laser elements are integrated at equal intervals, and each laser element 101 to Ion
each outputs light independently. 401 is the first lens (
With a focal length fiF1), the optical outputs of the laser elements 101 to Ion are collectively converted into parallel light beams. Reference numeral 30 denotes an optical isolator, which is arranged so as to transmit only the light incident from the first lens 401 side, and prevents characteristic deterioration of the laser element due to reflected return light. 402 is the second lens (focal length gllF2
), the optical outputs of the laser elements 101 to 10n are individually focused. 50 is a fiber array, and optical fibers 501 to 5
0n are arranged at equal intervals, and the semiconductor array laser 10
The independent laser elements 101 to 10n (correspondingly, the individual optical fibers 50n to 501 are connected to each other in a positional relationship such that the distance between each optical fiber 501 to 50n of the fiber array 50 is 1. The distance between the laser elements 101 to Ion is multiplied by the magnification of the optical system determined by the second lenses 401 and 402.

また、各部品の位置ずれ例えば、アレイレーザ10に対
するし・ンズ401,402の位M誤差、による許容度
を大きくするため各部品は共焦点系配置となっており、
半導体アレイレーザ10と第1のレンズ401との距離
ばFl、2個のレンズ401,402間の距離はF1+
F2、第2のレンズ402とファイバアレイ50との距
離はF2となっている。
In addition, each component is arranged in a confocal system in order to increase the tolerance due to positional deviation of each component, for example, the position M error of the lenses 401 and 402 with respect to the array laser 10.
The distance between the semiconductor array laser 10 and the first lens 401 is Fl, and the distance between the two lenses 401 and 402 is F1+
F2, the distance between the second lens 402 and the fiber array 50 is F2.

このような構成でレーザ素子の光出力が光ファイバに結
合する経路を、レーザ素子101を例に取って説明する
。まず、レーザ素子101の光出力はレンズ401で平
行光線に変換される。この平行光線は光学系の中心軸(
以下、光軸と称す)に対して斜めに進む。
The path by which the optical output of the laser element is coupled to the optical fiber in such a configuration will be explained by taking the laser element 101 as an example. First, the optical output of the laser element 101 is converted into parallel light by the lens 401. This parallel ray is the central axis of the optical system (
(hereinafter referred to as the optical axis).

これはレーザ素子101が第2図に示すように第1のレ
ンズ401の中心でもある光軸から離れて配置されてい
るためであり、このときの光軸に対するレーザ素子10
1による光路の角度θはレーザ素子の光軸からの距離を
Lとすると θ=arctan (L/F1) となる。次に、この平行光線は光アイソレータ30に入
射して透過し、レンズ402て先光ファイバ50nの端
面のみに集光し、結合されろ。このときの集光ビーム径
を光ファイバのビーム径に一致するように変換すると良
好な光結合が得られる。
This is because the laser element 101 is placed away from the optical axis, which is also the center of the first lens 401, as shown in FIG.
The angle θ of the optical path according to 1 is expressed as θ=arctan (L/F1), where L is the distance from the optical axis of the laser element. Next, this parallel light beam enters and passes through the optical isolator 30, and is focused by the lens 402 only on the end face of the optical fiber 50n, and is coupled therewith. Good optical coupling can be obtained by converting the focused beam diameter at this time to match the beam diameter of the optical fiber.

一例として、ビーム径変換倍率(F2/Fl)として、
例えばレーザ素子の発振波長が1.55μm帯の場合、
レーザ素子のビーム径が2〜2.5μm程度、光ファイ
バのビーム径が約10μmであるので、4〜5倍にする
とよい。
As an example, as the beam diameter conversion magnification (F2/Fl),
For example, if the oscillation wavelength of the laser element is in the 1.55 μm band,
Since the beam diameter of the laser element is about 2 to 2.5 μm and the beam diameter of the optical fiber is about 10 μm, it is preferable to increase the diameter by 4 to 5 times.

本従来例ではレーザ素子の光軸から±200μmの位置
に配置した場合、第1のレンズ401の焦点距aF1を
611Iff1程度、第2のレンズ402は24mm程
度のものを使用している。
In this conventional example, when the laser element is arranged at a position of ±200 μm from the optical axis, the first lens 401 has a focal length aF1 of about 611Iff1, and the second lens 402 has a focal length of about 24 mm.

また、光軸から離れて配置したレーザ素子の光出力を効
率よく変換するため、レンズ収差の影響が少ない、焦点
距離の長い、大口径のレンズを使用している。こうして
、半導体アレイレーザ10の上端に配置したレーザ素子
101の光出力はファイバアレイ50の下端に配置した
光ファイバ50nに結合し、出力される。息下、同様に
レーザ素子102の光出力は光ファイバ50 n−1と
結合し、レーザ素子10nの光出力は光ファイバ501
と結合し、出力される。このときの光ファイバ501〜
50nの間隔はレーザ素子の間隔の4〜5倍程度となる
Furthermore, in order to efficiently convert the optical output of a laser element placed away from the optical axis, a lens with a long focal length and large diameter is used, which is less affected by lens aberration. In this way, the optical output of the laser element 101 placed at the upper end of the semiconductor array laser 10 is coupled to the optical fiber 50n placed at the lower end of the fiber array 50 and output. Similarly, the optical output of the laser element 102 is coupled to the optical fiber 50n-1, and the optical output of the laser element 10n is coupled to the optical fiber 501.
is combined with and output. At this time, the optical fiber 501~
The interval of 50n is about 4 to 5 times the interval between laser elements.

このように、本従来例のアレイレーザモジュールではレ
ンズ収差が少なく、焦点距離の長い、大口径のレンズを
用いて、全レーザ素子の光出力を一括してビーム径変換
し、レーザ素子間隔の4〜5倍程度の間隔で配置された
光ファイバに低損失て結合していた。また、レンズ口径
と同程度の大きさを持つ光アイソレータを上記レンズ間
に配置し、反射戻り光によるレーザ素子の特性変動を防
止していた。
In this way, the array laser module of this conventional example uses a large-diameter lens with little lens aberration, long focal length, and converts the optical output of all laser elements at once to a beam diameter of 4. It was coupled with low loss to optical fibers arranged at ~5 times the spacing. Furthermore, an optical isolator having a size comparable to the lens aperture is placed between the lenses to prevent variations in the characteristics of the laser element due to reflected return light.

第3図はアレイレーザモジュールの他の従来例を示す図
である。第2図と同一の構成部分は同一符号をもって表
わす。即ち、10は半導体アレイレーザ、101〜Io
nはレーザ素子、50はファイバアレイ、501A+5
0nは光ファイバである。第2図の従来例との差異とし
ては、第2図に示す光アイソレータ30やレンズ401
,402がなく、光ファイバの間隔はレーザ素子間隔と
同一となり、また、レンズアレイ20が備えられ、レー
ザ素子と同一間隔で微小レンズ201〜2(lnを集積
化している。
FIG. 3 is a diagram showing another conventional example of an array laser module. Components that are the same as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. That is, 10 is a semiconductor array laser, 101 to Io
n is a laser element, 50 is a fiber array, 501A+5
On is an optical fiber. Differences from the conventional example shown in FIG. 2 include the optical isolator 30 and lens 401 shown in FIG.
, 402, the spacing between the optical fibers is the same as the spacing between the laser elements, and a lens array 20 is provided, in which microlenses 201 to 2 (ln) are integrated at the same spacing as the laser elements.

このような構成で本従来例では各レーザ素子101〜1
0nの光出力はレンズアレイ20の微小レンズ201〜
20nを個々に透過してビーム径の変換が行なわれ、各
光ファイバ501〜50゛nに直接結合される。このと
きの変換倍率はレーザ素子とレンズ間距離をa、レンズ
と光ファイバの距離をbとすると(b/a)となる。
With such a configuration, in this conventional example, each laser element 101 to 1
The optical output of 0n is obtained from the microlenses 201 to 201 of the lens array 20.
The beam diameter is converted by passing through each of the optical fibers 501 to 50n and directly coupled to each of the optical fibers 501 to 50n. The conversion magnification at this time is (b/a), where a is the distance between the laser element and the lens, and b is the distance between the lens and the optical fiber.

このようにして本従来例では、レーザ素子と同一間隔で
並んだ小さなレンズによりビーム径の変換を行っている
ため、各光ファイバもレーザ素子と同一間隔て配置でき
るので、小型なモジニールを構成てきろ。また、レーザ
素子と光ファイバを個々に結合しているので、レーザ素
子数が多くなった場合にも対応できる構成となっている
In this way, in this conventional example, the beam diameter is converted using small lenses lined up at the same spacing as the laser element, so each optical fiber can also be placed at the same spacing as the laser element, making it possible to construct a compact modular. reactor. Furthermore, since the laser elements and optical fibers are individually coupled, the structure can be adapted even when the number of laser elements increases.

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、第2図の従来例では、複数のレーザ素子
の光出力を一括してレンズにより変換しているため、集
積化するレーザ素子数が増え、集積化される範囲が大き
くなるにつれて、視野の広く、口径の大きいレンズが必
要となる。例えば、レーザ素子を約400μmの範囲に
集積化した場合で、口径8 mmのレンズを使用してお
り、レーザ素子の集積範囲に比較し、数10倍の大きさ
となる。したがって、集積化の増大によってレンズが大
型化しモジュール全体が大型化し高価なものとなってし
まう。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional example shown in Fig. 2, the optical output of multiple laser elements is converted at once by a lens, which increases the number of laser elements to be integrated, making it difficult to integrate them. As the field of view becomes larger, a lens with a wider field of view and larger aperture is required. For example, when laser elements are integrated in a range of about 400 μm, a lens with an aperture of 8 mm is used, which is several tens of times larger than the integrated range of laser elements. Therefore, as the integration increases, the lenses become larger and the entire module becomes larger and more expensive.

更ニ、レンズの大型化によってレンズ間てのビーム径も
レンズ口径と同程度に大きくなるため、光アイソレータ
も大口径化を図る必要がある。しかし、大口径の光アイ
ソレータは値段が高価となり、他方その構成部品の制限
により現状では口径10m+n程度のものしかできず、
レーザ素子の集積化範囲が制限されろ。
Furthermore, as the lenses become larger, the beam diameter between the lenses also becomes as large as the lens aperture, so it is necessary to increase the diameter of the optical isolator as well. However, large-diameter optical isolators are expensive, and due to limitations in their component parts, currently only optical isolators with a diameter of about 10m+n can be produced.
The integration range of laser devices will be limited.

この結果、第2図に示す従来例ではレーザ素子数の増大
に従い、光学系ひいてはモジュール全体が大型化し高価
となり、仮にこの大型化をある程度許容したとしても光
アイソレータによる制限のためレーザ素子の集積化範囲
が限定されてしまうという問題があった。
As a result, in the conventional example shown in Fig. 2, as the number of laser elements increases, the optical system and the entire module become larger and more expensive, and even if this increase in size is allowed to some extent, the integration of laser elements is limited by the optical isolator. There was a problem that the range was limited.

また、第3図の従来例では、レーザ素子101〜10.
nと同一の間隔で並んだ小さなレンズ201〜2Onに
より個別にレーザ素子の光出力を同一間隔で並んだ光フ
ァイバに結合しているため、各構成部品はレーザ素子の
集積化範囲と同程度の大きさがあれば良く、モジュール
が小型化できる。
Further, in the conventional example shown in FIG. 3, the laser elements 101 to 10.
Since the optical output of the laser element is individually coupled to the optical fiber arranged at the same interval by the small lenses 201 to 2On arranged at the same interval as n, each component can be integrated within the same range as the laser element's integration range. The size is sufficient, and the module can be made smaller.

しかしながら、レーザ素子を高密度で集積化した場合、
レンズの口径がレーザ素子間隔とともに小さくなる。こ
の場合、必要なレーザ光量をレンズにとり込むためには
、レーザアレイ10とファイバアレイ50の距離を小さ
くしなければならず、良好な光結合が得られないことに
なる。例えば、レーザ素子を100μm間隔て集積化し
た場合、最適な結合を得るにはレーザアレイ10とファ
イバアレイ50の間隔は600μm程度となる。このた
め、光アイソレータを挿入するのに、十分な長さが取れ
ず、実際には光アイソレータをいれられないという問題
点があった。また、レーザ素子と光ファイバの結合を焦
点距離の小さな、1つのレンズのみによって行なってい
るため、各部品の位置ずれに対する許容度が小さく、製
作が難しいという欠点もあった。
However, when laser elements are integrated at high density,
The aperture of the lens decreases with the distance between the laser elements. In this case, in order to capture the necessary amount of laser light into the lens, the distance between the laser array 10 and the fiber array 50 must be made small, and good optical coupling cannot be obtained. For example, when laser elements are integrated at intervals of 100 μm, the distance between the laser array 10 and the fiber array 50 is approximately 600 μm to obtain optimal coupling. For this reason, there was a problem in that a sufficient length was not available to insert the optical isolator, and the optical isolator could not actually be inserted. Furthermore, since the laser element and the optical fiber are coupled using only one lens with a small focal length, there is also a drawback that the tolerance for misalignment of each component is small and manufacturing is difficult.

く課題を解決するための手段〉 上述の目的を達成する本発明は、複数のレーザ素子が集
積化された半導体アレイレーザの光出力を、前記レーザ
素子と同載の光ファイバて構成したファイバアレイに結
合させて出力するアレイレーザモジュールであって、前
記半導体アレイレーザと前記ファイバアレイとの間には
、 前記レーザ素子と同一間隔て配置した複数のレンズから
なるレンズアレイと、該レンズアレイ側から入射する光
のみを透過させるように配置した光アイソレータと、該
光アイ・ル−タを透過した前記レーザ素子の光出力を前
記ファイバアレイの個々の光ファイバ端面に集光する1
枚または複数枚のレンズで構成する集光レンズとを備え
、 前記半導体アレイレーザ側から、前記レンズアレイ、前
記光アイソレータ、前記集光レンズの順に配置したこと
を特徴とする。
Means for Solving the Problems> The present invention achieves the above-mentioned object by using a fiber array configured by optical fibers mounted on the same as the laser elements to transmit the optical output of a semiconductor array laser in which a plurality of laser elements are integrated. An array laser module that couples and outputs a laser beam, wherein between the semiconductor array laser and the fiber array, there is provided a lens array consisting of a plurality of lenses arranged at the same distance as the laser element, and a lens array from the lens array side. an optical isolator arranged to transmit only incident light; and 1 for condensing the optical output of the laser element transmitted through the optical eye router onto the end face of each optical fiber of the fiber array.
and a condensing lens constituted by one or more lenses, and the lens array, the optical isolator, and the condensing lens are arranged in this order from the semiconductor array laser side.

く作   用〉 本発明によれば、半導体アレイレーザに集積化された個
々のレーザ素子の各光出力は、レンズアレイによφその
間隔は同一のままビーム径のみを任意の大きさに変換さ
れて、光アイソレータを透過する。この透過光は1枚ま
たは複数枚のレンズで構成されろ集光しンズにより、光
ファイバとの結合損失が最小になるように再ビーム径を
変換して対応する各光ファイバに集光して結合されろ。
According to the present invention, each optical output of each laser element integrated into a semiconductor array laser is converted to an arbitrary size by the lens array, while keeping the distance between the beams the same. and passes through the optical isolator. This transmitted light is condensed by one or more lenses, and the beam diameter is converted to minimize the coupling loss with the optical fibers, and the light is condensed into each corresponding optical fiber. Be combined.

く実 施 例〉 ここで、第1図を参照して本発明の詳細な説明する。Example of implementation The present invention will now be described in detail with reference to FIG.

第1図はアレイレーザモジュールの実施例を示す構成図
である。なお、第2図、第3図と同一構成部品について
は同一符号をもって表わす。即ち、10は半導体アレイ
レーザで、レーザ素子101〜10nを等間隔で集積化
しており、注入電流を変化することにより各々独立に制
御できる。このような半導体アレイレーザの例として、
分布帰還形(DFB)レーザを125μm間隔で20個
集積化した例が報告されている(M、 Nakao e
t al、 ; “1.55μmDFB La5er 
array with ^/4−5hifted fi
rstorder grating fabricat
ed by  X−Ray  lithography
”Electron、Lett、、1989、vol、
25.pp、148〜149)。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an array laser module. Note that the same components as in FIGS. 2 and 3 are represented by the same reference numerals. That is, 10 is a semiconductor array laser, in which laser elements 101 to 10n are integrated at equal intervals, and each can be independently controlled by changing the injection current. As an example of such a semiconductor array laser,
An example of integrating 20 distributed feedback (DFB) lasers at 125 μm intervals has been reported (M, Nakao e.
tal; “1.55μmDFB La5er
array with ^/4-5hifted fi
rstorder grating fabric
ed by X-Ray lithography
”Electron, Lett,, 1989, vol.
25. pp. 148-149).

20はレンズアレイで、レンズ20〕〜20nをレーザ
素子と同一の間隔で集積化しており、レーザ素子の光出
力のビーム径を個々に変換する。このようなレンズアレ
イ20として分布屈折率形の平面マイク冒レンズがある
(M、Oikawa  and  K、Iga;人pp
lied  0ptics、vo121、 Pp、 1
052〜1056.1982年)。このレンズアレイ2
0はLSIのバタン形成技術を利用してレンズを製作す
るため、小さなレンズを、精度よく製作できる。30は
光アイソレータで、レンズアレイ20側から入射する光
のみを透過するように配置し、レンズアレイ20を通過
した光を一括して通過させる。40は集光レンズであり
、例えば、レンズアレイ20により形成されたレーザ素
子101〜Ionの実像を平行光線にする第1のレンズ
401とこの平行光線を個々に集光する第2のレンズ4
02で構成される。50はファイバアレイてあり、50
1〜50nの光ファイバを有し、その間隔は集光レンズ
40の倍率に前記のレーザ素子間隔を乗じた間隔となる
Reference numeral 20 denotes a lens array, in which lenses 20] to 20n are integrated at the same spacing as the laser elements, and individually converts the beam diameter of the optical output of the laser elements. As such a lens array 20, there is a distributed refractive index type planar microphone lens (M, Oikawa and K, Iga;
lied 0ptics, vo121, Pp, 1
052-1056.1982). This lens array 2
0 uses LSI's batten forming technology to manufacture lenses, making it possible to manufacture small lenses with high precision. Reference numeral 30 denotes an optical isolator, which is arranged so as to transmit only the light incident from the lens array 20 side, and allows the light that has passed through the lens array 20 to pass all at once. 40 is a condensing lens, for example, a first lens 401 that converts the real images of the laser elements 101 to Ions formed by the lens array 20 into parallel rays, and a second lens 4 that individually condenses the parallel rays.
Consists of 02. 50 is a fiber array, 50
It has 1 to 50 nm of optical fibers, and the spacing between them is equal to the magnification of the condenser lens 40 multiplied by the laser element spacing.

以上の如きレンズアレイ20、光アイソレータ30、集
光レンズ40が順に配置された構成に基づき、次にレー
ザ素子の光出力が光ファイバに結合する経路を、レーザ
素子101を例にとり説明する。
Based on the configuration in which the lens array 20, the optical isolator 30, and the condensing lens 40 are arranged in this order, the path by which the optical output of the laser element is coupled to the optical fiber will be explained using the laser element 101 as an example.

レーザ素子101の光出力はレンズアレイ20のレンズ
201で受光され、ビーム径の変換を施されてレンズ2
01の出力側に実像を形成する。このときの実像とレン
ズ201の距離b(像点)は次のように表わされる。
The optical output of the laser element 101 is received by the lens 201 of the lens array 20, subjected to beam diameter conversion, and sent to the lens 2.
A real image is formed on the output side of 01. The distance b (image point) between the real image and the lens 201 at this time is expressed as follows.

1/b=1/F、、−1/a ここで、aは半導体アレイレーザ10とレンズアレイ2
0の間隔(物点)、F、1はレンズ201の焦点距離で
ある。また、このときのビーム径の変換倍率は(b/a
)である。例えば、前記した平面マイクロレンズの場合
、レンズ口径100μmとすると、焦点距離は230μ
mで、変換倍率を2倍とすると、a=350 pm1b
=700 μmとなる。
1/b=1/F, -1/a where a is the semiconductor array laser 10 and the lens array 2
The interval (object point) of 0, F, 1 is the focal length of the lens 201. Also, the conversion magnification of the beam diameter at this time is (b/a
). For example, in the case of the above-mentioned planar microlens, if the lens aperture is 100 μm, the focal length is 230 μm.
m, and if the conversion magnification is 2x, a=350 pm1b
=700 μm.

次に、レンズ201の出力は光アイソレータ30を通過
する。このときの光アイソレータ30の口径はレンズア
レイ20から出力される全レーザ素子の光出力のビーム
径によって決まる。本構成てはレーザ素子と同一間隔で
並んだレンズにより個々に光出力の変換を行なうため、
ビーム間隔はレーザ素子と同一のままであり、レンズア
レイ20を透過した全てのレーザ素子によるビーム径は
レーザ素子の集積範囲とほぼ同程度の大きさとなる。
The output of lens 201 then passes through optical isolator 30 . The aperture of the optical isolator 30 at this time is determined by the beam diameter of the optical output of all the laser elements output from the lens array 20. In this configuration, the optical output is converted individually using lenses arranged at the same distance as the laser element.
The beam spacing remains the same as that of the laser elements, and the beam diameter of all the laser elements transmitted through the lens array 20 becomes approximately the same size as the integrated range of the laser elements.

このため、光アイソレータ30の口径もレーザ素子の集
積範囲と同程度の大きさですみ、集積範囲を増大したと
しても光アイソレータ30の口径による集積範囲の制限
が緩和されることになる。
Therefore, the aperture of the optical isolator 30 only needs to be about the same size as the integration range of the laser elements, and even if the integration range is increased, the restriction on the integration range by the aperture of the optical isolator 30 is eased.

次にレンズ201によるレーザ素子101の光出力の実
像をレンズ40により倍率変換し、光ファイバ50nの
端面に集光させる。
Next, the real image of the optical output of the laser element 101 by the lens 201 is magnified by the lens 40 and focused on the end face of the optical fiber 50n.

このとき、レンズ40の第1のレンズ401の焦点距離
を適当にm1EI整することて、レンズアレイ20と第
1のレンズ401の距離を適当に調整し、光アイソレー
タ30を配置する長さを確保てきる。また、レーザ素子
の実像、2つのレンズ401と402、及びファイノ〈
アレイ50を共焦点配置、即ちレーザ素子の実像とコリ
メートレンズ401の間隔をFl、2つのレンズ間距離
を(F1十F2) 、集光レンズ402の焦点距離なF
2とすると各構成部品の位置ずれに対する許容度が緩和
されることになる(ここて、Fl、F2iよ各々コリメ
ートレンズ401と集光レンズ402の焦点距離である
)。このときのヒ゛−ム径の変換倍率は(F2/Fl)
となり、レンズアレイ20を含めた全体のビーム径変換
倍率ζよ(b/a)X (F 2/F 1)となる。し
たがって、従来の第2図に示す倍率F 2/F 1と比
べて倍率がb / a @されるので、それt!け集光
レンズの口径を小さくすることができるこのように、レ
ンズアレイ20のレンズ201でビーム径の変換を施さ
れたものを再度2つのレンズで最適な倍率にビーム変換
して、光ファイバ50nに出力する。す下回様に、レー
ザ素子102の出力は光ファイバ50n−1に、レーザ
素子10nの光出力は光ファイバ501に結合して出力
される。
At this time, by appropriately adjusting the focal length of the first lens 401 of the lens 40 (m1EI), the distance between the lens array 20 and the first lens 401 is adjusted appropriately, and the length for arranging the optical isolator 30 is secured. I'll come. In addition, a real image of the laser element, two lenses 401 and 402, and a phino
The array 50 is placed in a confocal arrangement, that is, the distance between the real image of the laser element and the collimating lens 401 is Fl, the distance between the two lenses is (F1 + F2), and the focal length of the condensing lens 402 is F1.
If it is set to 2, the tolerance for positional deviation of each component will be relaxed (Here, Fl and F2i are the focal lengths of the collimating lens 401 and the condensing lens 402, respectively). The conversion magnification of the beam diameter at this time is (F2/Fl)
Therefore, the entire beam diameter conversion magnification ζ including the lens array 20 is (b/a)X (F 2 /F 1). Therefore, compared to the conventional magnification F 2 / F 1 shown in FIG. 2, the magnification is b / a @, so it is t! In this way, the beam diameter has been converted by the lens 201 of the lens array 20, and the beam is converted again to the optimum magnification by the two lenses, and then the optical fiber 50n can be made smaller. Output to. As shown below, the output of the laser element 102 is coupled to the optical fiber 50n-1, and the optical output of the laser element 10n is coupled to the optical fiber 501 for output.

本実施例ではレンズアレイ20によりレーザ素子101
〜Ionの実像を形成する場合について述べたが、レー
ザ素子の虚像を形成するようにレンズアレイ20を配置
しても同様なアレイレーザモジュールを構成できる。
In this embodiment, the laser element 101 is
Although a case has been described in which a real image of ~Ion is formed, a similar array laser module can be constructed by arranging the lens array 20 so as to form a virtual image of a laser element.

〈発明の効果〉 以上説明したように、複数のレーザ素子が集積化された
半導体アレイレーザの光出力を、前記レーザ素子と同数
の光ファイバで構成したファイバアレイに結合させて出
力するアレイレーザモジュールであって、前記半導体ア
レイレーザと前記ファイバアレイの間に、前記レーザ素
子と同一間隔でレンズを配置したレンズアレイと、該レ
ンズアレイ側から入射する光のみを透過させるように配
置した光アイソレータと、該光アイソレータを透過した
前記レーザ素子の光出力を前記ファイバアレイの個々の
光ファイバ端面に集光する1枚または複数枚のレンズで
構成する集光レンズとを備え、前記半導体アレイレーザ
側から、前記レンズアレイ、前記光アイソレータ、前記
集光レンズの順に配置し、前記レンズアレイの各レンズ
が前記レーザ素子の個々の光出力についてそのビーム径
のみを変換し、レーザ素子と同一間隔の実像又;よ虚像
を形成し、前記光アイソレータは前記レンズアレイの出
力を一括して通過させ、前記集光レンズ(よ前記レーザ
素子の実像又は虚像のビーム径を再度−括して変換し、
前記各光ファイバに個々に結合させるので、前記光アイ
ソレータの口径はレーザ素子の集積化範囲とほぼ同程度
の大きさとすることができ、光アイソレータの大きさに
よるレーザ素子の集積化範囲の制限を緩和できろととも
に、小口径の光アイソレータを使用できろことから安価
なプレイレーザモジュールを提供できろ利点がある。
<Effects of the Invention> As explained above, there is an array laser module that couples and outputs the optical output of a semiconductor array laser in which a plurality of laser elements are integrated to a fiber array composed of the same number of optical fibers as the laser elements. a lens array in which lenses are arranged between the semiconductor array laser and the fiber array at the same intervals as the laser elements, and an optical isolator arranged to transmit only light incident from the lens array side. , a condenser lens constituted by one or more lenses for condensing the optical output of the laser element transmitted through the optical isolator onto the end face of each optical fiber of the fiber array, from the semiconductor array laser side. , the lens array, the optical isolator, and the condensing lens are arranged in this order, and each lens of the lens array converts only the beam diameter of each optical output of the laser element, and converts a real image or a light beam at the same interval as the laser element. forming a virtual image; the optical isolator passes the output of the lens array all at once;
Since the optical isolators are individually coupled to each optical fiber, the aperture of the optical isolator can be made to be approximately the same size as the integration range of the laser elements, thereby eliminating the limitation of the integration range of the laser elements due to the size of the optical isolator. This has the advantage of being able to provide an inexpensive play laser module because it can be relaxed and a small-diameter optical isolator can be used.

さらに、前記レンズによりレーザ素子の出力を集光する
ため、各構成部品の位置ずれに対する許容度を緩和でき
、製作の容易なモジュールを提供できる利点がある。
Furthermore, since the output of the laser element is condensed by the lens, there is an advantage that the tolerance for misalignment of each component can be relaxed, and a module that is easy to manufacture can be provided.

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

第1図は本発明に係るアレイレーザモジュルの実施例を
示す図、第2図ζよアレイレーザモジュールの−の従来
例を示す図、第3図はアレイレーザモジュールの他の従
来例を示す図である。 図中、10は半導体アレイレーザ、101〜10nは集
積化されたレーザ素子、20はレンズアレイ、201〜
20nはレンズアレイに集積化されたレンズ、30は光
アイソレータ、401よ集光レンズ、401は第1のレ
ンズ、402は第2のレンズ、50ばファイバアレイ、
501〜50nは光ファイバである。 第1し 実施例 50ファイバアレイ に ノ On
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the array laser module according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a conventional example of the array laser module ζ, and FIG. 3 is a diagram showing another conventional example of the array laser module. It is. In the figure, 10 is a semiconductor array laser, 101 to 10n are integrated laser elements, 20 is a lens array, and 201 to 10n are integrated laser elements.
20n is a lens integrated into a lens array, 30 is an optical isolator, 401 is a condenser lens, 401 is a first lens, 402 is a second lens, 50 is a fiber array,
501 to 50n are optical fibers. First Example 50 On the fiber array

Claims (1)

【特許請求の範囲】 複数のレーザ素子が集積化された半導体アレイレーザの
光出力を、前記レーザ素子と同数の光ファイバで構成し
たファイバアレイに結合させて出力するアレイレーザモ
ジュールであって、前記半導体アレイレーザと前記ファ
イバアレイとの間には、 前記レーザ素子と同一間隔で配置した複数のレンズから
なるレンズアレイと、該レンズアレイ側から入射する光
のみを透過させるように配置した光アイソレータと、該
光アイソレータを透過した前記レーザ素子の光出力を前
記ファイバアレイの個々の光ファイバ端面に集光する1
枚または複数枚のレンズで構成する集光レンズとを備え
、 前記半導体アレイレーザ側から、前記レンズアレイ、前
記光アイソレータ、前記集光レンズの順に配置したこと
を特徴とするアレイレーザモジュール。
[Scope of Claims] An array laser module that couples and outputs the optical output of a semiconductor array laser in which a plurality of laser elements are integrated to a fiber array composed of the same number of optical fibers as the laser elements, Between the semiconductor array laser and the fiber array, a lens array consisting of a plurality of lenses arranged at the same intervals as the laser element, and an optical isolator arranged so as to transmit only the light incident from the lens array side. , condensing the optical output of the laser element transmitted through the optical isolator onto the end face of each optical fiber of the fiber array;
What is claimed is: 1. An array laser module comprising: a condensing lens constituted by one or more lenses, and the lens array, the optical isolator, and the condensing lens are arranged in this order from the semiconductor array laser side.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0645679A (en) * 1992-07-24 1994-02-18 Oki Electric Ind Co Ltd Optical fiber amplifier
US5396571A (en) * 1993-05-21 1995-03-07 Trimedyne, Inc. Coupling device and method for improved transfer efficiency of light energy from a laser source into optical fibers
JP2008077071A (en) * 2006-08-23 2008-04-03 Fujitsu Ltd Optical gate array device

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