JPH05119242A - 半導体レーザモジユール - Google Patents
半導体レーザモジユールInfo
- Publication number
- JPH05119242A JPH05119242A JP28243791A JP28243791A JPH05119242A JP H05119242 A JPH05119242 A JP H05119242A JP 28243791 A JP28243791 A JP 28243791A JP 28243791 A JP28243791 A JP 28243791A JP H05119242 A JPH05119242 A JP H05119242A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical fiber
- semiconductor laser
- light
- mode optical
- laser module
- 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
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】周囲温度が変化し半導体レーザの出射光の拡が
り角が変化しても光出力パワーが変化しない半導体レー
ザモジュールを提供する。 【構成】短尺単一モード光ファイバ４は、片端（光出射
端）が光軸１０に垂直な面に対して傾斜させた平面状、
他端（光入射端）が先球テーパ状に形成されている。半
導体レーザ１から出射光は、最適位置に配置された短尺
単一モード光ファイバ４に入射し、光ファイバ３からの
出射光はレンズ２を介して光出力抑制のために最適位置
からずらされた光ファイバ３に入射する。半導体レーザ
１の出射光の拡がり角θ１が変化しても光ファイバ３へ
の入射光量の変化が小さく、半導体レーザモジュール全
体の総合効率の変化は小さい。
り角が変化しても光出力パワーが変化しない半導体レー
ザモジュールを提供する。 【構成】短尺単一モード光ファイバ４は、片端（光出射
端）が光軸１０に垂直な面に対して傾斜させた平面状、
他端（光入射端）が先球テーパ状に形成されている。半
導体レーザ１から出射光は、最適位置に配置された短尺
単一モード光ファイバ４に入射し、光ファイバ３からの
出射光はレンズ２を介して光出力抑制のために最適位置
からずらされた光ファイバ３に入射する。半導体レーザ
１の出射光の拡がり角θ１が変化しても光ファイバ３へ
の入射光量の変化が小さく、半導体レーザモジュール全
体の総合効率の変化は小さい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザと光ファイ
バとを光学的に結合した半導体レーザモジュールに関
し、特に光出力を抑制した低パワーの半導体レーザモジ
ュールに関する。
バとを光学的に結合した半導体レーザモジュールに関
し、特に光出力を抑制した低パワーの半導体レーザモジ
ュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光出力を抑制した低パワーの半導
体レーザモジュールは、図２に示すように、半導体レー
ザ１とレンズ２との間の距離Ｌ１、又は、レンズ２と光
ファイバ３との間の距離Ｌ２を最適位置からずらせて半
導体レーザ１と光ファイバ３との結合効率を抑制するこ
とで、光出力を低下させていた。
体レーザモジュールは、図２に示すように、半導体レー
ザ１とレンズ２との間の距離Ｌ１、又は、レンズ２と光
ファイバ３との間の距離Ｌ２を最適位置からずらせて半
導体レーザ１と光ファイバ３との結合効率を抑制するこ
とで、光出力を低下させていた。
【０００３】ここで最適位置とは、半導体レーザ１から
の出射光パワーが光ファイバ３に最も効率よく入射され
る位置をあらわし、数１で示される最大結合効率ηmax
を与える位置をいう。
の出射光パワーが光ファイバ３に最も効率よく入射され
る位置をあらわし、数１で示される最大結合効率ηmax
を与える位置をいう。
【０００４】
【数１】
【０００５】ここでω1x，ω1yは、半導体レーザ１の出
射ビームをガウシアンビームと仮定したときの、光軸１
０に垂直な２方向（Ｘ方向，Ｙ方向：図示せず）のそれ
ぞれスポットサイズを示す。さらに、ここでは光ファイ
バ３のスポットサイズを軸対称なガウシアンビームと仮
定している。
射ビームをガウシアンビームと仮定したときの、光軸１
０に垂直な２方向（Ｘ方向，Ｙ方向：図示せず）のそれ
ぞれスポットサイズを示す。さらに、ここでは光ファイ
バ３のスポットサイズを軸対称なガウシアンビームと仮
定している。
【０００６】図２において、レンズ２の焦点距離をｆと
すると、図中のＬ１及びＬ２は、数２，数３で示され
る。
すると、図中のＬ１及びＬ２は、数２，数３で示され
る。
【０００７】
【数２】
【０００８】
【数３】
【０００９】ここでω2 は光ファイバ３のスポットサイ
ズを示す。
ズを示す。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体レー
ザモジュールは、半導体レーザ１の周囲温度が変化する
と、半導体レーダ１の発振状態が変化し、図２中の光軸
１０に対するレーザ光の拡がり角θが変化することによ
って、光ファイバ３と半導体レーザ１との結合効率が変
化するという問題点があった。すなわち、レーザ光の拡
がり角θが小さいと、レンズ２の収差の影響が少なく結
合効率が上がり、θが大きいと、収差の影響が大きくな
り結合効率が低下する。
ザモジュールは、半導体レーザ１の周囲温度が変化する
と、半導体レーダ１の発振状態が変化し、図２中の光軸
１０に対するレーザ光の拡がり角θが変化することによ
って、光ファイバ３と半導体レーザ１との結合効率が変
化するという問題点があった。すなわち、レーザ光の拡
がり角θが小さいと、レンズ２の収差の影響が少なく結
合効率が上がり、θが大きいと、収差の影響が大きくな
り結合効率が低下する。
【００１１】従って、周期温度の変化により半導体レー
ザの発振状態が変化したとき、半導体レーザの後方光を
モニタして光出力を一定にするように配慮しても、半導
体レーザと光ファイバ間の結合効率が温度に依存して変
化するため、光ファイバからの光出力を一定に保つこと
が困難になるという問題点があった。
ザの発振状態が変化したとき、半導体レーザの後方光を
モニタして光出力を一定にするように配慮しても、半導
体レーザと光ファイバ間の結合効率が温度に依存して変
化するため、光ファイバからの光出力を一定に保つこと
が困難になるという問題点があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザモ
ジュールは、半導体レーザと光ファイバとを光学的に結
合した半導体レーザモジュールにおいて、一端が先球テ
ーパ状に形成され他端が光軸に垂直な面に対して傾いた
平面状に形成された単一モード光ファイバを備え、か
つ、この単一モード光ファイバの前記先球テーパ側が前
記半導体レーザの出射光に対しの光学的に最適な結合位
置に配置され、前記平面側がレンズを介して前記光ファ
イバと結合されている。
ジュールは、半導体レーザと光ファイバとを光学的に結
合した半導体レーザモジュールにおいて、一端が先球テ
ーパ状に形成され他端が光軸に垂直な面に対して傾いた
平面状に形成された単一モード光ファイバを備え、か
つ、この単一モード光ファイバの前記先球テーパ側が前
記半導体レーザの出射光に対しの光学的に最適な結合位
置に配置され、前記平面側がレンズを介して前記光ファ
イバと結合されている。
【００１３】また、上記構成において、前記単一モード
光ファイバは、前記平面の前記光軸に垂直な面に対する
傾きが３゜以上かつ１０゜以下であり、長さが数ｍｍの
短尺単一モード光ファイバとすることもできる。
光ファイバは、前記平面の前記光軸に垂直な面に対する
傾きが３゜以上かつ１０゜以下であり、長さが数ｍｍの
短尺単一モード光ファイバとすることもできる。
【００１４】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１５】図１は本発明の一実施例を示す構成図であ
る。短尺単一モード光ファイバ４には、光出射端である
平面部分４３が光軸１０に垂直な面に対して５°傾斜さ
せて研磨され、光入射端である先球部分４０が先球テー
パ状に研磨された、長さ１０ｍｍの単一モード光ファイ
バを用いる。この短尺単一モード光ファイバ４と半導体
レーザ１とは、その間隔を最適結合位置ｄに調整後、同
一ブロック５上に固定されている。半導体レーザ１のブ
ロック５への固定にははんだを用い、短尺単一モード光
ファイバ４の固定には接着剤を用いる。この半導体レー
ザ１と短尺単一モード光ファイバ４とが一体となったユ
ニットと、光ファイバ３とをレンズ２を介して光学的に
結合させてモジュール化する。このとき、光ファイバ３
の端面の位置は光軸１０方向に最適結合位置（距離Ｌ
３）よりずらして（距離ΔＬ３）光出力を抑制する。
る。短尺単一モード光ファイバ４には、光出射端である
平面部分４３が光軸１０に垂直な面に対して５°傾斜さ
せて研磨され、光入射端である先球部分４０が先球テー
パ状に研磨された、長さ１０ｍｍの単一モード光ファイ
バを用いる。この短尺単一モード光ファイバ４と半導体
レーザ１とは、その間隔を最適結合位置ｄに調整後、同
一ブロック５上に固定されている。半導体レーザ１のブ
ロック５への固定にははんだを用い、短尺単一モード光
ファイバ４の固定には接着剤を用いる。この半導体レー
ザ１と短尺単一モード光ファイバ４とが一体となったユ
ニットと、光ファイバ３とをレンズ２を介して光学的に
結合させてモジュール化する。このとき、光ファイバ３
の端面の位置は光軸１０方向に最適結合位置（距離Ｌ
３）よりずらして（距離ΔＬ３）光出力を抑制する。
【００１６】次に短尺単一モード光ファイバ４について
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１７】短尺単一モード光ファイバ４の先球部分４
０が曲率半径Ｒの微小レンズとなり、像変換が可能とな
る。図１において、半導体レーザ１と短尺単一モード光
ファイバ４の先球部分４０との最適結合位置ｄは数４の
ようにあらわすことができる。
０が曲率半径Ｒの微小レンズとなり、像変換が可能とな
る。図１において、半導体レーザ１と短尺単一モード光
ファイバ４の先球部分４０との最適結合位置ｄは数４の
ようにあらわすことができる。
【００１８】
【数４】
【００１９】数４において、ω1x，ω1yは、半導体レー
ザ１の出射ビームをガウシアンビームと仮定したときの
光軸１０に垂直な２方向（Ｘ方向，Ｙ方向：図示せず）
それぞれのスポットサイズを示す。ω2 は短尺単一モー
ド光ファイバ４のスポットサイズを、λは半導体レーザ
１の発振波長を示す。
ザ１の出射ビームをガウシアンビームと仮定したときの
光軸１０に垂直な２方向（Ｘ方向，Ｙ方向：図示せず）
それぞれのスポットサイズを示す。ω2 は短尺単一モー
ド光ファイバ４のスポットサイズを、λは半導体レーザ
１の発振波長を示す。
【００２０】また、先球部分４０の曲率半径Ｒを変えた
ときの短尺単一モード光ファイバ４の光ビームのスポッ
トサイズの変化を図３に示す。一般に半導体レーザと光
ファイバとを最適に結合するためには、それぞれのスポ
ットサイズを合わせる必要がある。図３より、半導体レ
ーザ１のスポットサイズを１μｍ（光軸に垂直な方向の
スポットサイズは等しいω1x＝ω1yと仮定）とすると、
先球部分４０の曲率半径Ｒは約５μｍとなる。
ときの短尺単一モード光ファイバ４の光ビームのスポッ
トサイズの変化を図３に示す。一般に半導体レーザと光
ファイバとを最適に結合するためには、それぞれのスポ
ットサイズを合わせる必要がある。図３より、半導体レ
ーザ１のスポットサイズを１μｍ（光軸に垂直な方向の
スポットサイズは等しいω1x＝ω1yと仮定）とすると、
先球部分４０の曲率半径Ｒは約５μｍとなる。
【００２１】平面部分４３の光軸１０に垂直な面に対す
る傾斜角度（研磨角度）は、反射光の抑制と光ファイバ
３との結合効率とを考慮して選択する必要がある。この
研磨角度が３゜を超えると、反射光の抑制効果があらわ
れてくる。例えば、波長１．３１μｍ、スポットサイズ
１．０μｍの場合、研磨角度０゜に比べて反射減衰量が
約６ｄＢ増加する。以降、研磨角度が３゜増加するに従
い反射減衰量が約１０ｄＢ増加する。しかし、研磨角度
が大きくなると半導体レーザと光ファイバとの結合効率
が悪くなる。例えば、波長１．３１μｍ、ファイバサイ
ズ５μｍの場合、研磨角度０゜に比べて結合損失増加量
は、３゜のとき約０．４ｄＢ、５゜のとき約１．２ｄ
Ｂ、８゜のとき約３ｄＢ、１０゜のとき約５ｄＢとな
る。
る傾斜角度（研磨角度）は、反射光の抑制と光ファイバ
３との結合効率とを考慮して選択する必要がある。この
研磨角度が３゜を超えると、反射光の抑制効果があらわ
れてくる。例えば、波長１．３１μｍ、スポットサイズ
１．０μｍの場合、研磨角度０゜に比べて反射減衰量が
約６ｄＢ増加する。以降、研磨角度が３゜増加するに従
い反射減衰量が約１０ｄＢ増加する。しかし、研磨角度
が大きくなると半導体レーザと光ファイバとの結合効率
が悪くなる。例えば、波長１．３１μｍ、ファイバサイ
ズ５μｍの場合、研磨角度０゜に比べて結合損失増加量
は、３゜のとき約０．４ｄＢ、５゜のとき約１．２ｄ
Ｂ、８゜のとき約３ｄＢ、１０゜のとき約５ｄＢとな
る。
【００２２】従って研磨角度は通常３゜から１０゜の範
囲内で選択する。本実施例では５゜としている。
囲内で選択する。本実施例では５゜としている。
【００２３】短尺単一モード光ファイバ４の長さは、機
能上は限定する必要はないが、構成部品を小さくして光
モジュール全体を小型化するためにできるだけ短く（数
ｍｍ）することが望ましい。本実施例では１０ｍｍとし
ている。
能上は限定する必要はないが、構成部品を小さくして光
モジュール全体を小型化するためにできるだけ短く（数
ｍｍ）することが望ましい。本実施例では１０ｍｍとし
ている。
【００２４】本構成においては、半導体レーザ１と短尺
単一モード光ファイバ４との間が光学的に最適な位置に
設定されているため、半導体レーザ１と、短尺単一モー
ダ光ファイバ４との係合効率は、半導体レーザ１の出射
光の拡がり角θ１が変化しても結合効率の変化は小さ
い。また、短尺単一モード光ファイバ４からの出射光の
拡がり角θ２は、光ファイバ４のコア４１とクラッド４
２の屈折率差によって決まるので、周囲温度の変化に対
してのθ２の変化はない。
単一モード光ファイバ４との間が光学的に最適な位置に
設定されているため、半導体レーザ１と、短尺単一モー
ダ光ファイバ４との係合効率は、半導体レーザ１の出射
光の拡がり角θ１が変化しても結合効率の変化は小さ
い。また、短尺単一モード光ファイバ４からの出射光の
拡がり角θ２は、光ファイバ４のコア４１とクラッド４
２の屈折率差によって決まるので、周囲温度の変化に対
してのθ２の変化はない。
【００２５】従って本発明の半導体レーザモジュールで
は半導体レーザ１の出射光の拡がり角θ１が変化して
も、光ファイバ３からの出射光の光パワーの変動を抑制
することができる。
は半導体レーザ１の出射光の拡がり角θ１が変化して
も、光ファイバ３からの出射光の光パワーの変動を抑制
することができる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体レ
ーザとレンズとの間に単一モード光ファイバを介するこ
とで、光ビームのレンズへの入射角を一定にすることが
できるので、半導体レーザの出射光の拡がり角が変化し
ても、半導体レーザと伝送路となる光フアイバとの間の
結合効率は変化しないという効果を有する。
ーザとレンズとの間に単一モード光ファイバを介するこ
とで、光ビームのレンズへの入射角を一定にすることが
できるので、半導体レーザの出射光の拡がり角が変化し
ても、半導体レーザと伝送路となる光フアイバとの間の
結合効率は変化しないという効果を有する。
【００２７】また、単一モード光ファイバとして長さ数
ｍｍ程度の短尺単一モード光ファイバを使用すれば、モ
ジュール全体を大型にせずに上記の効果をもたせること
ができる。
ｍｍ程度の短尺単一モード光ファイバを使用すれば、モ
ジュール全体を大型にせずに上記の効果をもたせること
ができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図２】従来例の原理を示す構成図である。
【図３】図１の短尺単一モード光ファイバの先球部分の
曲率半径と光ビームのスポットサイズとの関係を示す図
である。
曲率半径と光ビームのスポットサイズとの関係を示す図
である。
１ 半導体レーザ ２ レンズ ３ 光ファイバ ４ 短尺単一モード光ファイバ ５ ブロック
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザと光ファイバとを光学的に
結合した半導体レーザモジュールにおいて、一端が先球
テーパ状に形成され他端が光軸に垂直な面に対して傾い
た平面状に形成された単一モード光ファイバを備え、か
つ、この単一モード光ファイバの前記先球テーパ側が前
記半導体レーザの出射光に対し光学的に最適な結合位置
に配置され、前記平面側がレンズを介して前記光ファイ
バと結合されていることを特徴とする半導体レーザモジ
ュール。 - 【請求項２】 前記単一モード光ファイバは、前記平面
の前記光軸に垂直な面に対する傾きが３゜以上かつ１０
゜以下であり、長さが数ｍｍの短尺単一モード光ファイ
バであることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ
モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28243791A JPH05119242A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 半導体レーザモジユール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28243791A JPH05119242A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 半導体レーザモジユール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05119242A true JPH05119242A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17652406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28243791A Pending JPH05119242A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 半導体レーザモジユール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05119242A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013171112A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光モジュール |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP28243791A patent/JPH05119242A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013171112A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光モジュール |
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