JPH05136517A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主として光通信用、光計測機器用に用いられ
る光ファイバ付半導体レ−ザ装置において、特に、広い
動作温度範囲において安定な光出力が得られる半導体レ
−ザ素装置を提供する。 【構成】 半導体レ−ザ素子２、集光用ロッドレンズ
５、光出力ファイバ７を固定する金属ベ−ス４上におい
て、金属ベ−ス４の垂直部４ｂに集光用ロッドレンズ５
を、そのレンズ５の光軸方向の長さの４分の３以上にわ
たって固定、保持することを特徴とする。 【効果】 広範囲におよぶ動作温度、周囲温度に対し安
定な光出力が得られる効果が生ずる。例えば、周囲温度
の変化（−２０℃〜６０℃）に対し、±３％以下の安定
した光出力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として光通信用、光
計測機器用の半導体レ−ザ装置に関し、特に、広範囲に
およぶ動作温度、周囲温度に対し安定な光出力が得られ
る半導体レ−ザモジュ−ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図４〜図６に基づいて、従来のこ
の種の半導体レ−ザ装置を具体的に説明する。図４は、
従来の半導体レ−ザ装置の上面図であり、図５は、同装
置の縦断面図である。また、図６は、従来の半導体レ−
ザ装置における金属ベ−スの熱ひずみモデルを示す図で
ある。

【０００３】従来のこの種半導体レ−ザ装置は、図４及
び図５に示すように、金属ケ−ス１内に、半導体レ−ザ
素子２、この半導体レ−ザ素子２を載せたチップキャリ
ア３、金属ベ−ス４、集光用ロッドレンズ５、先端部を
金属管６により保護された光出力ファイバ７、この金属
管６よりもわずかに大きい内径を有するスライドリング
８を有し、そして、金属ケ−ス１の側壁には、光出力フ
ァイバ７を通過させる導入孔（貫通孔）が設けられてい
る。

【０００４】また、金属ベ−ス４は、平坦部４ａ及び垂
直部４ｂを有しており、平坦部４ａには、半導体レ−ザ
素子２がチップキャリア３を介してマウントされ、そし
て、垂直部４ｂに対して水平方向に設けられた貫通孔に
集光用ロッドレンズ５が固定されている。金属ベ−ス４
は、金属ベ−ス４の平坦部４ａにおいて、半導体レ−ザ
素子２の周辺部を一定温度（一般的には、２５℃）に制
御するために、ペルチェ素子１０を介して金属ケ−ス１
内に配設されている。更に、光出力ファイバ−７は、金
属管６とスライドリング８を介して金属ベ−ス４の垂直
部４ｂに固定され、また、同時に金属ケ−ス１の貫通孔
においてもハンダ９で固定、封止されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
構造の半導体レ−ザモジュ−ルは、ペルチェ素子１０を
駆動させ、金属ベ−ス４の平坦部４ａの温度を２５℃の
一定温度に制御した状態とするものであるが、しかし、
その際のモジュ−ルの周囲温度は、変動することにな
る。即ち、モジュ−ルの周囲温度は、２５℃より上昇又
は下降する場合が生ずる。この場合、金属ベ−ス４の温
度と金属ケ−ス１の周囲温度との間に温度差が生ずる。
そして、この温度差による熱は、「金属ケ−ス１→光出
力ファイバ７の金属管６→金属ベ−ス４の垂直部４ｂ→
金属ベ−ス４の平坦部４ａ」の経路でまわり込む、とい
う現象が生ずる。

【０００６】この場合の金属ベ−ス４の状態を、図６に
基づいて説明すると、金属ベ−ス４の平坦部４ａは、ペ
ルチェ素子１０により２５℃の一定温度に制御されてい
る。しかし、一方で、金属ベ−ス４の垂直部４ｂは、上
述した熱のまわり込みにより加熱又は冷却される。従っ
て、同一金属きょう体である金属ベ−ス４の内部で温度
勾配が生じ、例えば、高温側では、熱膨張の差異によ
り、図６に示す歪の方向１１の熱ひずみが生ずる。

【０００７】そして、従来の半導体レ−ザ装置では、図
６に示すように、この歪の方向１１の熱ひずみにより、
半導体レ−ザ素子２、集光用ロッドレンズ５、光出力フ
ァイバ７によって構成される光学結合系にずれが生じ、
半導体レ−ザ装置の光出力の動作温度（周囲温度）の変
化に対する安定性を悪化させる原因となっている。

【０００８】そこで、本発明は、上記した従来の半導体
レ−ザ装置における熱ひずみを解消する半導体レ−ザ装
置を提供することを目的とし、そして、広範囲におよぶ
動作温度、周囲温度に対し安定な光出力が得られる半導
体レ−ザ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、上記
目的を達成するため、半導体レ−ザ素子、集光用ロッド
レンズ、光出力用光ファイバを保持する金属ベ−ス上に
おいて、該集光用ロッドレンズを、このレンズの光軸方
向の長さの４分の３以上にわたって固定、保持する点に
ある。

【００１０】即ち、本発明は、金属ケ−ス内に半導体レ
−ザ素子及び光出力用光ファイバを備え、また、該半導
体レ−ザ素子の光出力として、該光出力用光ファイバに
集光し、結合させるための集光用ロッドレンズを備えた
半導体レ−ザモジュ−ルにおいて、該ロッドレンズが固
定されている金属ベ−スが、該ロッドレンズの軸方向の
長さの４分の３以上にわたって保持してなることを特徴
とする半導体レ−ザ装置である。

【００１１】本発明の半導体レ−ザ装置において、金属
ベ−スに集光用ロッドレンズを固定、保持させる手段と
しては、周知・慣用手段、例えば、ソルダーで固定する
ことができる。

【００１２】

【作用】本発明は、上記したとおり、集光用ロッドレン
ズを、このレンズの光軸方向の長さの４分の３以上にわ
たって固定、保持するものであり、これによって、前述
した原因によって生ずる熱ひずみ（図６に示す歪の方向
１１における熱ひずみ）を減少させることができ、そし
て、光学結合系（半導体レ−ザ素子、集光用ロッドレン
ズ、光出力用光ファイバによって構成される光学結合
系）に与えるずれの影響を極力小さくする作用が生ず
る。

【００１３】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１〜図３に基づい
て説明する。図１は、本発明の実施例を示す半導体レ−
ザ装置の上面図であり、図２は、同装置の縦断面図であ
る。また、図３は、同装置における金属ベ−スの熱ひず
みモデルを示す図である。図１〜図３において、符号１
〜１０は、前記した従来の半導体レ−ザ装置と同一部分
であり、重複するため、その説明を省略する。

【００１４】本実施例において、集光用ロッドレンズ５
は、その光軸方向の長さを４分の３以上にわたって融着
剤により保持、固定されている。この半導体レ−ザ装置
において、金属ベ−ス４の温度と金属ケ−ス１の周囲温
度との間に差がある場合、この温度差による熱は、前述
したとおり、「金属ケ−ス１→光出力ファイバ７の金属
管６→金属ベ−ス４の垂直部４ｂ→金属ベ−ス４の平坦
部４ａ」の経路でまわり込むけれども、集光用ロッドレ
ンズ５が４分の３以上にわたって保持、固定されている
から、前記した図６に示す歪の方向１１の熱ひずみが極
めて少ない。この場合の金属ベ−スの熱ひずみモデル
は、図３に示すようになり、従来の半導体レ−ザ装置に
比べ、光学結合系（半導体レ−ザ素子２、集光用ロッド
レンズ５、光出力用ファイバ７によって構成される光学
結合系）に与える光軸ずれ量は、極めて小さいことが理
解できる。

【００１５】例えば、金属ベ−ス４の温度を２５℃の一
定温度とし、金属ケ−ス１の周囲温度を−２０〜６０℃
まで変化させた場合、従来の半導体レ−ザ装置では、光
ファイバ出力の安定性は、±５％程度であるが、本発明
を適用した場合、±３％となり、周囲温度の変化に対し
非常に安定な光出力が得られる。

【００１６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、集光用
ロッドレンズを、このレンズの光軸方向の長さの４分の
３以上にわたって固定、保持する点を特徴とするもので
あり、これによって、広範囲におよぶ動作温度、周囲温
度に対し安定な光出力が得られる効果が生ずる。即ち、
本発明の半導体レ−ザ装置において、ペルチェ素子を動
作させ、金属ベ−スを、例えば、２５℃の一定温度に制
御し動作させる通常の使用状態とした場合、周囲温度の
変化によって生ずる光出力の不安定性を大幅に改善する
ことができ、例えば、周囲温度の変化（−２０℃〜６０
℃）に対し、±３％以下の安定した光出力が得られる効
果が生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例を示す半導体レ−ザ装
置の上面図である。

【図２】図２は、図１に示す半導体レ−ザ装置の縦断面
図である。

【図３】図３は、本発明の半導体レ−ザ装置における金
属ベ−スの熱ひずみモデルを示す図である。

【図４】図４は、従来の半導体レ−ザ装置の上面図であ
る。

【図５】図５は、従来の半導体レ−ザ装置のの縦断面図
である。

【図６】図６は、従来の半導体レ−ザ装置における金属
ベ−スの熱ひずみモデルを示す図である。

【符号の説明】

１ 金属ケ−ス ２ 半導体レ−ザ素子 ３ チップキャリア ４ 金属ベ−ス ４ａ 平坦部 ４ｂ 垂直部 ５ 集光用ロッドレンズ ６ 金属管 ７ 光出力ファイバ ８ スライドリング ９ ハンダ １０ ペルチェ素子 １１ 歪の方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属ケ−ス内に半導体レ−ザ素子及び光出力用光ファイ
   バを備え、また、該半導体レ−ザ素子の光出力として、
   該光出力用光ファイバに集光し、結合させるための集光
   用ロッドレンズを備えた半導体レ−ザモジュ−ルにおい
   て、該ロッドレンズが固定されている金属ベ−スが、該
   ロッドレンズの軸方向の長さの４分の３以上にわたって
   保持してなることを特徴とする半導体レ−ザ装置。