JPH05323158A - Laser diode coupler and its assembling method - Google Patents

Laser diode coupler and its assembling method

Info

Publication number
JPH05323158A
JPH05323158A JP12325492A JP12325492A JPH05323158A JP H05323158 A JPH05323158 A JP H05323158A JP 12325492 A JP12325492 A JP 12325492A JP 12325492 A JP12325492 A JP 12325492A JP H05323158 A JPH05323158 A JP H05323158A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser diode
fixed
lens
cooling element
stem
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
JP12325492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Shimaoka
誠 嶋岡
Yasutoshi Yagyu
泰利 柳生
Kazuyuki Fukuda
和之 福田
Tetsuo Kumazawa
鉄雄 熊沢
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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 Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP12325492A priority Critical patent/JPH05323158A/en
Publication of JPH05323158A publication Critical patent/JPH05323158A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To provide the package which improves coupling efficiency in order to increase the fiber output of a laser diode package for optical communication and improves the heat radiation from the laser diode. CONSTITUTION:A pedestal 9 is fixed to a sub-stem 4 and an aspherical lens 7 is fixed to a metallic ring 8 in order to facilitate the adjustment of the optical axes of the laser diode 1 and the aspherical lens 7. A metallic plate 19 is previously brazed by Ag to the surface of a thermoelectric cooling element 3 in order to join the sub-stem 4, the thermoelectric cooling element 3 and a case 2 by soldering. These parts are then joined by using solder, such as In-Ag. joining of a heat insulating material into the case 2 is equally good.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レンズを介してレ−ザ
ダイオ−ドと光ファイバとの光結合を行うレーザダイオ
ード結合装置及びその組立方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser diode coupling device for optically coupling a laser diode and an optical fiber through a lens and a method for assembling the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバを伝送路として使用する光通
信方式では、長距離伝送を行うために高いファイバ出力
が要求される。すなわち、レ−ザダイオ−ド素子から発
振した光を出来るだけ効率よくしかも高い出力で光ファ
イバ内に取り込む光結合装置が必要である。
2. Description of the Related Art In an optical communication system using an optical fiber as a transmission line, high fiber output is required for long-distance transmission. That is, there is a need for an optical coupling device that takes in light oscillated from a laser diode element into an optical fiber as efficiently as possible and with a high output.

【0003】結合効率を高めるには、光ファイバ先端に
レンズ効果を持たせた先球ファイバで光結合する方法、
或いは複数のレンズを介して光ファイバに結合する方法
等が使われている。
In order to improve the coupling efficiency, a method of optically coupling with a spherical fiber having a lens effect at the end of the optical fiber,
Alternatively, a method of coupling to an optical fiber via a plurality of lenses is used.

【0004】先球ファイバを用いた方法では、レ−ザダ
イオ−ドと先球ファイバとの相対許容位置ずれ量(1d
Bの光出力が変動する量)がわずか±2μm程度である
のに対し、レンズを使った方法では先球ファイバでの結
合より相対許容位置ずれ量を大きくとることができ、組
み立てを行なう上で容易である。
In the method using the spherical fiber, the relative allowable positional deviation amount (1d) between the laser diode and the spherical fiber is set.
The amount by which the light output of B fluctuates) is only about ± 2 μm, while the method using a lens allows a larger relative permissible positional deviation amount than coupling with a spherical fiber, and therefore, the assembly is performed. It's easy.

【0005】ファイバ出力を高めるためには、レーザダ
イオード素子への動作電流を増大させたり高い出力特性
をもとレーザダイオード素子を実装するが、これに伴っ
てレーザダイオードからの発熱が大きくなる。
In order to increase the fiber output, the operating current to the laser diode element is increased or the laser diode element is mounted based on the high output characteristics, but the heat generated from the laser diode increases accordingly.

【0006】レーザダイオード素子の温度が上昇する
と、発光出力が低下する性質があるため、結合装置内で
はレーザダイオードからの熱をすみやかに放熱する構造
であることが望ましい。
Since the light emission output decreases as the temperature of the laser diode element rises, it is desirable that the coupling device should have a structure for quickly radiating heat from the laser diode.

【0007】この種の従来の技術は、特開昭63ー11
8706号公報に開示されているように、レ−ザダイオ
−ドはケ−スの側壁に熱電冷却素子及びサブステムを介
して接合固定されている。
A conventional technique of this kind is disclosed in JP-A-63-11.
As disclosed in Japanese Patent No. 8706, the laser diode is bonded and fixed to the side wall of the case through a thermoelectric cooling element and a sub-stem.

【0008】サブステムは、上方にレ−ダイオ−ドが出
射できるように、T字型形状となっている。従って、側
壁に低融点半田等を用いて接合固定された熱電冷却素子
の上にレ−ザダイオ−ドを実装することにより、レ−ザ
光は側壁と直角の方向に出射される。
The sub-stem has a T-shape so that the laser diode can be emitted upward. Therefore, by mounting the laser diode on the thermoelectric cooling element which is joined and fixed to the side wall with a low melting point solder or the like, the laser light is emitted in the direction perpendicular to the side wall.

【0009】レ−ザ光は、前方と後方から同一出力で出
射し、後方の光はモニタダイオ−ドで受光して前方出力
の制御が行える構造となっている。光伝送に使用する前
方の光は、球レンズで集光される。球レンズはレ−ザダ
イオ−ドの出射部との位置合わせを行った後、Pb−S
n半田、或いは低融点ガラスで接合固定されている。
The laser light is emitted from the front and the rear with the same output, and the rear light is received by the monitor diode to control the front output. The forward light used for optical transmission is collected by a spherical lens. The spherical lens is aligned with the emitting part of the laser diode, and then Pb-S
n Solder or low melting point glass is used for joining and fixing.

【0010】結合装置の組立は以下の様に行う。Assembly of the coupling device is performed as follows.

【0011】予めサブステム上にはレーザダイオード、
球レンズ、モニタ用フォトダイオード及び熱電冷却素子
を組み立てておく。レーザダイオードの光は、球レンズ
を透過し円柱形ロッドレンズで集光されファイバに入
る。そこで、ロッドレンズはケースの側壁に設けた穴に
Pb−Sn半田で固定し、次に、ロッドレンズの光軸と
球レンズの光軸が一致するように前記レーザダイオード
付サブステムを位置合わせ後熱電冷却素子の底面とケー
スの側壁とを接合固定する。
A laser diode is previously provided on the sub-stem,
Assemble the ball lens, monitor photodiode, and thermoelectric cooling element. The light of the laser diode passes through the spherical lens, is condensed by the cylindrical rod lens, and enters the fiber. Therefore, the rod lens is fixed in a hole provided on the side wall of the case with Pb-Sn solder, and then the laser diode-equipped sub-stem is aligned so that the optical axis of the rod lens and the optical axis of the spherical lens coincide with each other. The bottom surface of the cooling element and the side wall of the case are joined and fixed.

【0012】ロッドレンズからの光は最終的にシングル
モ−ドファイバに結合される。ファイバはロッドレンズ
からの光をX,Y,Z軸方向で調整出きるようにフェル
−ル付ファイバとフェル−ルガイドで構成されている。
The light from the rod lens is finally coupled into a single mode fiber. The fiber is composed of a fiber with a ferrule and a ferrule guide so that the light from the rod lens can be adjusted in the X, Y, and Z axis directions.

【0013】光軸は、まず、ロッドレンズからの光が最
大となるようにフェル−ル付ファイバを光軸合わせした
後、フェル−ルガイドの全周を固定する。
Regarding the optical axis, first, the fiber with a ferrule is aligned so that the light from the rod lens is maximized, and then the entire circumference of the ferrule guide is fixed.

【0014】次に、フェル−ルガイドとフェル−ル付フ
ァイバとをZ軸方向で調整後、Pb−Sn等の半田で固
定されている。
Next, the ferrule guide and the ferrule-attached fiber are adjusted in the Z-axis direction and then fixed with solder such as Pb-Sn.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、シン
グルモードファイバとの結合効率を得るために球レンズ
とロッドレンズとを組み合わせたレンズ構成で光結合し
ているが、レーザダイオードと球レンズとが同一面上に
配置されるため、面上での合わせはできるが面外での調
整ができないため、高さ方向のずれに対し光軸が傾いて
ロッドレンズに入射し結合効率を低下させる問題があっ
た。
In the above-mentioned prior art, in order to obtain a coupling efficiency with a single mode fiber, optical coupling is performed by a lens structure in which a spherical lens and a rod lens are combined, but a laser diode and a spherical lens are combined. Since they are arranged on the same plane, they can be aligned on the plane but cannot be adjusted out-of-plane, so the optical axis is inclined with respect to the deviation in the height direction and enters the rod lens, reducing the coupling efficiency. was there.

【0016】また、ファイバ出力を増大させるために
は、レーザダイオードの動作電流を大きくしたりレーザ
ダイオードが高出力動作できる素子を実装する場合があ
るが、これに伴い素子発熱が増大し、これに対応したレ
ーザダイオード放熱構造とはなっていない問題があっ
た。
In order to increase the fiber output, the operating current of the laser diode may be increased or an element capable of high-power operation of the laser diode may be mounted, but with this, the heat generation of the element increases. There was a problem that it did not have a corresponding laser diode heat dissipation structure.

【0017】更には、サブステム、熱電冷却素子、ケー
スを夫々In−Ag(融点141℃)、In−Sn(融
点117℃)を使って接合固定するが十分な濡れが得ら
れず、熱抵抗を増大させる結果ファイバ出力低下或いは
レーザダイオード素子寿命を低下させる問題があった。
Further, the sub-stem, the thermoelectric cooling element, and the case are bonded and fixed using In-Ag (melting point 141 ° C.) and In-Sn (melting point 117 ° C.), respectively, but sufficient wetting cannot be obtained and thermal resistance is increased. As a result of the increase, there is a problem that the fiber output is reduced or the life of the laser diode element is reduced.

【0018】本発明の目的は、例えレーザダイオードか
らの発熱が大きくなっても、レンズとレーザダイオード
との光軸合わせを精度よく行うとともに、構成部材間の
接合部ぬれ性を確保し、レーザダイオードで発生する熱
を速やかにケース外部に放熱するとともにケース外部の
熱が再びレーザダイオードに戻って来ない構造と組立法
を提供することにより、高いファイバ出力を得ることに
ある。
The object of the present invention is to accurately align the optical axes of the lens and the laser diode and to ensure the wettability of the joint between the constituent members even if the heat generated from the laser diode becomes large. It is intended to obtain a high fiber output by providing a structure and an assembling method in which the heat generated in 1 is quickly radiated to the outside of the case and the heat outside the case does not return to the laser diode again.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のレ−ザダイオ−ド結合装置は、パッケ−ジ
ケ−スの一方の側壁に熱電冷却素子及びサブステムを介
して接合固定されたレ−ザダイオ−ド素子と、レ−ザダ
イオ−ド素子の前方出射端の近傍でサブステム上に接合
固定された第一のレンズと、パッケ−ジケ−スの他方の
対向した側壁にレンズホルダを介して接合固定された第
二のレンズと、レンズホルダの一端でフェルールホルダ
を介して固定されたフェルール付ファイバとを備えたも
のにおいて、予めサブステムに台座を設けておき、金属
リングに固定した第一のレンズとの光軸合わせ後台座と
金属リングとを接合固定されたことを特徴とする。ま
た、サブステムの台座と第一レンズ用金属リングの材質
はFe−45Ni或いはFe−50NiでYAG溶接或
いは高周波加熱を用いた半田固定されたものがよい。
In order to achieve the above object, the laser diode coupling device of the present invention is joined and fixed to one side wall of a package case through a thermoelectric cooling element and a substem. A laser diode element, a first lens joined and fixed on the sub-stem in the vicinity of the front emission end of the laser diode element, and a lens holder on the other side wall of the package case which faces the laser diode element. A second lens that is joined and fixed via a ferrule, and a ferrule-equipped fiber that is fixed via a ferrule holder at one end of the lens holder. After the optical axis is aligned with the one lens, the pedestal and the metal ring are joined and fixed. The material of the pedestal of the sub-stem and the metal ring for the first lens is preferably Fe-45Ni or Fe-50Ni fixed by soldering using YAG welding or high frequency heating.

【0020】また、他の本発明のレ−ザダイオ−ド結合
装置は、パッケ−ジケ−スの一方の側壁に熱電冷却素子
及びサブステムを介して接合固定されたレ−ザダイオ−
ド素子と、レ−ザダイオ−ド素子の前方出射端の近傍で
サブステム上に接合固定された第一のレンズと、パッケ
−ジケ−スの他方の対向した側壁にレンズホルダを介し
て接合固定された第二のレンズと、レンズホルダの一端
でフェルールホルダを介して固定されたフェルール付フ
ァイバとを備えたものであって、パッケージケース内の
上面及び下面にAl23板或いはSi34,MgO−S
iO2板を接合固定されたことを特徴とする。
Another embodiment of the laser diode coupling device of the present invention is a laser diode which is joined and fixed to one side wall of a package case through a thermoelectric cooling element and a sub-stem.
A laser diode element, a first lens fixed on the sub-stem in the vicinity of the front emission end of the laser diode element, and a second lens fixed on the other side wall of the package case via a lens holder. A second lens and a fiber with a ferrule fixed at one end of the lens holder via a ferrule holder, wherein an Al 2 O 3 plate or Si 3 N 4 is provided on the upper and lower surfaces in the package case. , MgO-S
It is characterized in that an iO 2 plate is bonded and fixed.

【0021】熱電冷却素子の表面にはパッケージケース
と同一又は同種の材質からなる金属材が夫々接合され、
この金属材の面を介して熱電冷却素子接合表面とサブス
テム或いはパッケージケースが接合固定されることが好
ましい。また、サブステム、パッケージケースの材質
が、Mo,Cu−(80〜90)W,Cu/32Ni−
4Co−Fe/Cuのクラッド材であることが好まし
い。
On the surface of the thermoelectric cooling element, metal materials made of the same or similar material as the package case are joined,
It is preferable that the joining surface of the thermoelectric cooling element and the sub-stem or the package case are joined and fixed via the surface of the metal material. Further, the materials of the sub-stem and the package case are Mo, Cu- (80 to 90) W, and Cu / 32Ni-.
It is preferably a 4Co-Fe / Cu clad material.

【0022】更に、熱電冷却素子表面に接合する金属材
料がMo,Cu−(80〜90)W,或いはCu/32
Ni−Co−Fe/Cuのクラッド材であり、Agロ
−、Au−Si,Au−Ge,Au−Sn等の接合材で
前記熱電冷却素子表面にこの金属材が夫々接合固定さ
れ、続いてIn−Sn,In−Ag,In−Pb−A
g,In−Pb−Sn,Pb−Sn等の半田材或いは抵
抗溶接、YAG溶接によりサブステム、金属材付き熱電
冷却素子、パッケージケースが夫々固定されたものがよ
い。
Further, the metal material bonded to the surface of the thermoelectric cooling element is Mo, Cu- (80 to 90) W, or Cu / 32.
This metal material is a Ni-Co-Fe / Cu clad material, and is bonded and fixed to the surface of the thermoelectric cooling element with a bonding material such as Ag-, Au-Si, Au-Ge, Au-Sn. In-Sn, In-Ag, In-Pb-A
It is preferable that the sub-stem, the thermoelectric cooling element with the metal material, and the package case are fixed by a solder material such as g, In-Pb-Sn, or Pb-Sn, or by resistance welding or YAG welding.

【0023】また本発明のレ−ザダイオ−ド結合装置の
組立方法は、パッケ−ジケ−スの一方の側壁に熱電冷却
素子及びサブステムを介して接合固定されたレ−ザダイ
オ−ド素子と、レ−ザダイオ−ド素子の前方出射端の近
傍に固定された第一のレンズと、パッケ−ジケ−スの他
方の対向した側壁に固定された第二のレンズと、レンズ
ホルダの一端でフェルールホルダを介して固定されたフ
ェルール付ファイバとを備えたレ−ザダイオ−ド結合装
置において、予め熱電冷却素子の冷却面にサブステムと
同一又は同種の材質からなる金属材と熱電冷却素子の加
熱面にパッケージケースと同一又は同種の材質からなる
金属材を夫々接合固定しておき、次にレーザダイオード
と光軸合わせした第一レンズ付サブステムと、サブステ
ムの同一又は同種の金属材付熱電冷却素子表面とを半田
材或いは溶接で接合固定し、次にサブステム付き熱電冷
却素子と第二レンズとの光軸合わせを行った後パッケー
ジケースに半田材或いは溶接で接合固定し、最後にフェ
ルール付ファイバを光軸調整及び固定することを特徴と
するものである。
Also, the method for assembling the laser diode coupling device of the present invention comprises a laser diode element joined and fixed to one side wall of the package case through a thermoelectric cooling element and a sub-stem, and a laser diode element. A first lens fixed near the front emission end of the diode element, a second lens fixed on the other side wall of the package case facing the other side, and a ferrule holder at one end of the lens holder. In a laser diode coupling device equipped with a fiber with a ferrule fixed via a metal case made of the same or similar material as the sub-stem on the cooling surface of the thermoelectric cooling element and the package case on the heating surface of the thermoelectric cooling element in advance. The same or the same type of sub-stem and the first lens-equipped sub-stem aligned with the laser diode and the optical axis The surface of the thermoelectric cooling element with metal material is joined and fixed by soldering or welding, and then the optical axis of the thermoelectric cooling element with sub-stem and the second lens is aligned and then joined and fixed by soldering or welding to the package case, Finally, the fiber with ferrule is characterized by adjusting and fixing the optical axis.

【0024】[0024]

【作用】一般にレーザダイオードからの光は、30〜4
0°の広がりを持って発振される。この光を効率よくフ
ァイバに入射させるために、レンズを使用する。第一レ
ンズで集光する時、レーザダイオードを固定するサブス
テムに台座をもうけ、予め第一レンズを金属リングに固
定しておき、台座とリング付レンズとをすり合わせなが
ら光軸調整して固定する。
In general, the light from the laser diode is 30 to 4
It oscillates with a spread of 0 °. A lens is used to efficiently inject this light into the fiber. When focusing with the first lens, a pedestal is provided on the sub-stem for fixing the laser diode, the first lens is fixed to the metal ring in advance, and the pedestal and the lens with the ring are rubbed together to adjust and fix the optical axis.

【0025】また、レーザダイオードでの熱をケース外
にすばやく放熱するために、熱電冷却素子の表面に予め
金属板をAgロー等で固定しておく。金属板は例えばサ
ブキャリアと同質の材料でIn−Pb−Ag等との濡れ
性が良い。そこで、サブキャリア、熱電冷却素子、パッ
ケージケース間をIn−Pb−Agで固定し接合性を高
めるとともに、パッケージケース内の上、下面にAl2
O3を接合して、熱電冷却素子動作時パッケージケース
外からケース内気体を介してレーザダイオードに伝達さ
れる熱を遮断することにより放熱性を高める。
Further, in order to quickly dissipate the heat from the laser diode to the outside of the case, a metal plate is fixed in advance on the surface of the thermoelectric cooling element with Ag solder or the like. The metal plate is made of, for example, the same material as the subcarrier and has good wettability with In-Pb-Ag or the like. Therefore, the subcarrier, the thermoelectric cooling element, and the package case are fixed to each other with In-Pb-Ag to improve the bondability, and Al2 is formed on the upper and lower surfaces of the package case.
O3 is joined to block the heat transferred from the outside of the package case to the laser diode through the gas inside the case during operation of the thermoelectric cooling element, thereby improving heat dissipation.

【0026】こうして組み立てたレーザダイオード結合
装置は、結合効率を高くできるとともにレーザダイオー
ド素子の温度を低く保つことができ、安定した高いファ
イバ出力を得ることができる。
The laser diode coupling device thus assembled can increase the coupling efficiency and can keep the temperature of the laser diode element low, so that a stable high fiber output can be obtained.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.

【0028】レ−ザダイオ−ド1は、ケ−ス2の側壁に
熱電冷却素子3、サブステム4、ベ−ス5を介して接合
固定されている。サブステム4は、上方(図1のZ方
向)にレ−ザダイオ−ド1が出射できるようにT字型形
状となっている。レ−ザダイオ−ド1は、温度変化に対
して光出力、波長が変動する性質がある。
The laser diode 1 is joined and fixed to the side wall of the case 2 via the thermoelectric cooling element 3, the sub-stem 4, and the base 5. The sub-stem 4 has a T-shape so that the laser diode 1 can be emitted upward (Z direction in FIG. 1). The laser diode 1 has a property that the optical output and the wavelength fluctuate depending on the temperature change.

【0029】そこで、レーザダイオード1の温度を一定
に保つために、サブステム4は熱電冷却素子3で温度制
御している。熱電冷却素子3からの熱は、速やかにケー
ス2外に放出できるようにベース5の材料として熱伝導
率の良好なMo、Cu−(80〜90)W,或いはCu
/32Ni−4Co−Fe/Cu材が適している。ケー
ス2の材料もベース5と同様である。
Therefore, in order to keep the temperature of the laser diode 1 constant, the temperature of the sub-stem 4 is controlled by the thermoelectric cooling element 3. The heat from the thermoelectric cooling element 3 is Mo, Cu- (80 to 90) W, or Cu having a good thermal conductivity as the material of the base 5 so that it can be quickly released to the outside of the case 2.
A / 32Ni-4Co-Fe / Cu material is suitable. The material of the case 2 is the same as that of the base 5.

【0030】更には、ベ−ス5をケ−ス2内に取り付け
る方法としては、放熱性を高めるようにケ−ス2の側壁
と下面とをAgロ−材(例えば72Ag−Cu,85A
g−Cu)で固定する方法或いはベース5とケース2と
を一体で切れ目のない同一材を圧延加工して形成する方
法がある。
Further, as a method of mounting the base 5 in the case 2, the side wall and the lower surface of the case 2 are made of Ag material (for example, 72Ag-Cu, 85A) so as to enhance heat dissipation.
g-Cu) or a method in which the base 5 and the case 2 are integrally formed by rolling the same material without interruption.

【0031】図2は、ケース2の組立工程を示す。図2
ーaは、ケース2を上から見た正面図である。ケース2
の一側面と下面が一体のT字型となっており、ベース5
は中央部に形成されている。この板を折り曲げると図2
−bとなる。更に、ケース2の四側面となる角型パイプ
2’(図2ーd)を予め形成しておき、図2ーbと組み
合わせると、図2ーcとなる。T字型板と角型パイプ
2’とはAgロー付が適している。
FIG. 2 shows an assembling process of the case 2. Figure 2
-A is a front view of the case 2 as seen from above. Case 2
One side and bottom are integrated into a T shape, and the base 5
Is formed in the central portion. When this plate is bent,
-B. Further, a square pipe 2 '(Fig. 2d) which becomes the four side surfaces of the case 2 is formed in advance and is combined with Fig. 2b to obtain Fig. 2c. It is suitable that the T-shaped plate and the square pipe 2 ′ have Ag brazing.

【0032】レ−ザダイオ−ド1からの発振光はダイオ
−ドの前後から同時に出射される。伝送で使用する前方
光の出力制御を行うために、後方からの光をモニタする
フォトダイオ−ド6がサブステム4に設けられている。
レ−ザダイオ−ド1からの出射光は、ダイオ−ドに直角
方向に約40゜、水平方向に約30゜の広がりを持って
いる。この光を効率良くファイバ内に入射させるために
非球面レンズ7及びロッドレンズ10を使用する。
Oscillation light from the laser diode 1 is emitted simultaneously before and after the diode. A photodiode 6 for monitoring the light from the rear is provided in the sub-stem 4 in order to control the output of the front light used for transmission.
The light emitted from the laser diode 1 has a spread of about 40 ° in the direction perpendicular to the diode and about 30 ° in the horizontal direction. The aspherical lens 7 and the rod lens 10 are used to make this light efficiently enter the fiber.

【0033】非球面レンズ7は、予めFe−45Ni或
いはFe−50Niからなる金属リング8上に低融点ガ
ラス、Au−Sn等で固定したり金属リング8に直接ガ
ラスモールドでレンズを造り込んでいる。一方、サブス
テム4の端面にはリング状の台座9をAgロー固定され
ている。
The aspherical lens 7 is preliminarily fixed on the metal ring 8 made of Fe-45Ni or Fe-50Ni with low melting point glass, Au-Sn or the like, or the lens is directly formed on the metal ring 8 by glass molding. .. On the other hand, a ring-shaped pedestal 9 is fixed to the end face of the sub-stem 4 by Ag low.

【0034】台座9の材質は金属リング8と同質である
ことが好ましい。この台座9に非球面レンズ付金属リン
グ8を置き、レ−ザダイオ−ドから発振した光が直角平
行になるように光軸調整を行った後、台座9と金属リン
グ8とを固定する。固定の方法としては、YAG溶接或
いは高周波加熱を用いてAu−Sn等で固定する方法が
ある。
The material of the pedestal 9 is preferably the same as that of the metal ring 8. The metal ring 8 with an aspherical lens is placed on the pedestal 9, and the optical axis is adjusted so that the light emitted from the laser diode is parallel to the right angle, and then the pedestal 9 and the metal ring 8 are fixed. As a fixing method, there is a method of fixing with Au-Sn or the like using YAG welding or high frequency heating.

【0035】ロッドレンズ10は、予めケ−ス2の側壁
にレンズガイド11を固定後この中に挿入して固定す
る。レンズガイド11とケ−ス2との固定部12は、ケ
−ス内の気密保持或いはレンズの固定を行う上で基にな
る部分で、Agロ−、低融点ガラス、YAG溶接、抵抗
溶接を用いてレンズガイド11を固定する。レンズガイ
ド11の材質としては、SPCC,SS41等の鉄材が
適している。
The rod lens 10 is fixed by previously fixing the lens guide 11 on the side wall of the case 2 and inserting the lens guide 11 therein. The fixing portion 12 between the lens guide 11 and the case 2 is a base portion for keeping the inside of the case airtight or fixing the lens, and is made of Ag low, low melting point glass, YAG welding, resistance welding. The lens guide 11 is fixed by using. As a material for the lens guide 11, iron materials such as SPCC and SS41 are suitable.

【0036】ケ−ス2内へレ−ザダイオ−ド1を組み込
む方法としては、2種類がある。すなわちレンズガイド
11をAgロ−、低融点ガラスで固定する場合とYAG
溶接、抵抗溶接で固定する場合である。
There are two types of methods for incorporating the laser diode 1 into the case 2. That is, when the lens guide 11 is fixed with Ag low, low melting point glass,
This is the case of fixing by welding or resistance welding.

【0037】レンズガイド11をAgロ−、低融点ガラ
ス付けする場合、ケース2を高い温度にするため、レン
ズガイド11を予め固定しておく構造となるのに対し、
YAG溶接、抵抗溶接では、レーザダイオード1をケー
ス2内に予め固定後レンズガイド11を固定する。
When the lens guide 11 is attached to Ag low or low melting point glass, the structure is such that the lens guide 11 is fixed in advance in order to raise the temperature of the case 2.
In YAG welding and resistance welding, the lens guide 11 is fixed after the laser diode 1 is fixed in the case 2 in advance.

【0038】Agロー固定の場合、ケ−ス2内にレンズ
ガイドを固定後ロッドレンズ10をレンズガイド11の
所定位置に置き,Au−Sn,Au−Ge等の接合材を
使って固定する。顕微鏡でロッドレンズ10を透した内
部観察を行い、非球面レンズ7付サブステム4の光軸が
ロッドレンズ10の光軸上に来るように位置合わせし、
サブステム4底面を固定する。サブステム4には、予め
熱電冷却素子3が固定されており、熱電冷却素子3底面
とベ−ス5を固定する。
In the case of Ag low fixation, after fixing the lens guide in the case 2, the rod lens 10 is placed at a predetermined position of the lens guide 11 and fixed using a bonding material such as Au-Sn, Au-Ge. The inside is observed through the rod lens 10 with a microscope, and the optical axis of the sub-stem 4 with the aspherical lens 7 is aligned so that it is on the optical axis of the rod lens 10.
Fix the bottom surface of the sub-stem 4. The thermoelectric cooling element 3 is previously fixed to the sub-stem 4, and the bottom surface of the thermoelectric cooling element 3 and the base 5 are fixed.

【0039】次に、YAG溶接固定の場合、非球面レン
ズ付サブステム4をまずケ−ス2内に組み込む。すなわ
ちケ−ス2の側壁でロッドレンズ10が位置する部分に
は、ダミ−のロッドレンズ付レンズガイドを準備してお
く。
Next, in the case of YAG welding fixation, the sub-stem 4 with an aspherical lens is first incorporated in the case 2. That is, a dummy lens guide with a rod lens is prepared on the side wall of the case 2 where the rod lens 10 is located.

【0040】次に、顕微鏡下で非球面レンズ付サブステ
ム4とロッドレンズ付レンズガイドとの光軸合わせを行
い、サブステム4、熱電冷却素子3底面とベース5とを
夫々接合固定する。サブステム4の組込後レ−ザダイオ
−ド1が発振できるようにAuワイヤ配線を行う。ダミ
−のロッドレンズ付きレンズガイドを取り除き、予めレ
ンズガイド11とロッドレンズ10とを固定したものを
ケ−ス2側壁に配置する。
Next, the optical axis of the sub-stem 4 with the aspherical lens and the lens guide with the rod lens is aligned under a microscope, and the sub-stem 4, the bottom surface of the thermoelectric cooling element 3 and the base 5 are joined and fixed, respectively. After incorporating the sub-stem 4, Au wire wiring is performed so that the laser diode 1 can oscillate. The lens guide with rod lens of the dummy is removed, and the lens guide 11 and the rod lens 10 fixed in advance are arranged on the side wall of the case 2.

【0041】レ−ザダイオ−ド1を発振させながら、非
球面レンズ7からの光がロッドレンズ10の光軸と一致
するようにレンズガイド11をX,Y方向で調整し、接
合部12の部分でYAG溶接或いは抵抗溶接固定する。
YAG溶接する場合、レンズガイド11の端部は、図2
に示すように、U字或いはV字型溝を全周にわたって付
けることが好ましい。
While oscillating the laser diode 1, the lens guide 11 is adjusted in the X and Y directions so that the light from the aspherical lens 7 coincides with the optical axis of the rod lens 10, and the portion of the joint portion 12 is adjusted. Fix with YAG welding or resistance welding.
In the case of YAG welding, the end of the lens guide 11 is
It is preferable to provide a U-shaped or V-shaped groove over the entire circumference as shown in FIG.

【0042】溶接時は、レンズガイド周りで対角2ヵ所
或いは4ヵ所から同時に仮どめ固定し、その後レンズガ
イド全周にわたって溶接固定する。抵抗溶接する場合、
レンズガイド11の端部は、予め図3に示すように、突
起18を全周にわたり設けておく。
At the time of welding, two or four diagonal positions around the lens guide are temporarily fixed and fixed, and then the entire circumference of the lens guide is fixed by welding. When resistance welding,
As shown in FIG. 3, the end portion of the lens guide 11 is provided with a projection 18 over the entire circumference in advance.

【0043】ケ−ス2とレンズガイド11との間に加圧
力を加えながら通電すると、突起部は溶融してケ−ス2
と接合するが、この時溶融突起が流入するわずかな溝を
レンズガイド11側に設けておくと、ケ−ス2とレンズ
ガイド11とはすき間なく接合させることができ、傾き
のないレンズ固定が得られる。
When current is applied while applying pressure between the case 2 and the lens guide 11, the protrusions melt and the case 2
However, if a slight groove into which the fusion protrusion flows is provided on the lens guide 11 side at this time, the case 2 and the lens guide 11 can be joined without a gap, and the lens can be fixed without tilting. can get.

【0044】レンズガイド11がAgロー固定されたケ
−ス2内へレ−ザダイオ−ド1を組み込む場合、レンズ
ガイドに設けられたロッドレンズ10との光軸合わせを
行いながら、レ−ザダイオ−ド1が固定されたサブステ
ム4をケ−ス2に固定する必要がある。
When the laser diode 1 is installed in the case 2 in which the lens guide 11 is fixed to Ag low, the laser diode is adjusted while the optical axis is aligned with the rod lens 10 provided in the lens guide. It is necessary to fix the sub-stem 4 to which the case 1 is fixed to the case 2.

【0045】ケ−ス2内のスペ−スが限られること、ケ
−ス2、例えばbutterfly型の場合は外形2
0.8×12.7×7.6しかなく、非常に狭い空間で
の接合作業になること、半田接合を行うには接合面のこ
すり合わせにより半田に生じた酸化膜を除去することが
重要なこと、熱電冷却素子3は耐熱性が150℃程度し
かなく、これより低い融点の半田材使用となること、熱
電冷却素子3表面はアルミナを使っており、この表面に
例えばCu,Ni,Au等のメタライズ処理を行って半
田接合するが濡れ性が十分でないこと、レーザダイオー
ド1の高出力化に伴いサブステム4からケース2外への
放熱が高いファイバ出力を得る上で必要なこと等の問題
があった。
The space in the case 2 is limited. In the case of the case 2, for example, butterfly type, the outer shape 2 is used.
It is only 0.8 x 12.7 x 7.6, and it is a bonding work in a very narrow space, and it is important to remove the oxide film generated on the solder by rubbing the bonding surfaces in order to perform solder bonding. The thermoelectric cooling element 3 has a heat resistance of only about 150 ° C., and a soldering material having a melting point lower than this is used. The surface of the thermoelectric cooling element 3 is made of alumina. For example, Cu, Ni, Au However, problems such as insufficient solderability by performing a metallization process such as, but not sufficient wettability, heat dissipation from the sub-stem 4 to the outside of the case 2 with high output of the laser diode 1 and obtaining a high fiber output was there.

【0046】レーザダイオード1からの放熱を良くする
第一の方法は、サブステム4の形状を角錐形とすること
にある。レーザダイオード1からの熱は広がりを持って
伝導して行く。従って、角錐形の頂点にレーザダイオー
ド1が実装されていると、最も効率よく放熱が行われ
る。
The first method for improving heat radiation from the laser diode 1 is to make the shape of the sub-stem 4 pyramidal. The heat from the laser diode 1 spreads and conducts. Therefore, when the laser diode 1 is mounted on the apex of the pyramid, the heat is radiated most efficiently.

【0047】実際には、サブステム4上にはレンズ8、
フォトダイオード6等の部品を実装するため、階段状に
なる。また、熱電冷却素子3への熱伝導を考慮すると、
角錐形の底面は熱電冷却素子3と一致していることが望
ましい。
Actually, the lens 8 is provided on the sub-stem 4,
Since the components such as the photodiode 6 are mounted, the shape is stepwise. Also, considering the heat conduction to the thermoelectric cooling element 3,
The bottom surface of the pyramid is preferably aligned with the thermoelectric cooling element 3.

【0048】レーザダイオード1からの放熱を良くする
第二の方法は、図4に示すように、サブステム4の接合
面に段差(溝)21を設けて、熱電冷却素子3表面で金
属材層19と半田接合層17で固定する方法がある。半
田接合部が組立或いは使用時破壊する方向は、接合面の
外周部から内側にむかってであり、外周部の半田厚を厚
くすることにより半田接合層にかかる力を分散し、接合
部破壊を防止するとともに熱抵抗の劣化を防ぐ。
A second method for improving heat radiation from the laser diode 1 is to provide a step (groove) 21 on the joint surface of the sub-stem 4 as shown in FIG. There is a method of fixing with the solder bonding layer 17. The direction in which the solder joint is destroyed during assembly or use is toward the inside from the outer periphery of the joint surface.By increasing the solder thickness on the outer periphery, the force applied to the solder joint layer is dispersed and the joint joint is destroyed. Prevents deterioration of thermal resistance.

【0049】更には図5に示すように、サブステム4と
同一或いは同種の材料からなる金属材19を予め熱電冷
却素子3表面に接合しておき、この金属材19の面とサ
ブステム4とを接合させる方法である。
Further, as shown in FIG. 5, a metal material 19 made of the same or similar material as the sub-stem 4 is previously bonded to the surface of the thermoelectric cooling element 3, and the surface of the metal material 19 and the sub-stem 4 are bonded. It is a method to let.

【0050】従来の接合品を温度サイクル試験(−45
℃〜80℃)すると熱電冷却素子3のセラミックス表面
から半田が剥離しており、サブステム4側の剥離はな
い。これはセラッミクスと半田との濡れ性が十分でない
ためである。そこで、熱電冷却素子3表面に前記金属板
19を取り付けることにより接合の向上をはかる。
A conventional bonded product was subjected to a temperature cycle test (-45
(° C. to 80 ° C.), the solder is peeled off from the ceramic surface of the thermoelectric cooling element 3, and there is no peeling on the sub-stem 4 side. This is because the wettability between the ceramics and the solder is not sufficient. Therefore, the metal plate 19 is attached to the surface of the thermoelectric cooling element 3 to improve the bonding.

【0051】更には、図5に示すようにサブステム4或
いは熱電冷却素子3冷却面、加熱面に溝21、22を設
けると更に接合向上を図ることができる。溝21、22
の幅は、接合面積の20〜30%が適している。
Further, as shown in FIG. 5, if the grooves 21 and 22 are provided on the cooling surface and the heating surface of the sub-stem 4 or the thermoelectric cooling element 3, the joint can be further improved. Grooves 21, 22
20 to 30% of the bonding area is suitable.

【0052】冷却面に接合する金属板19の厚さとして
は、セラミックス板の1/5〜1/2で、材質はMo,
Cu−(80〜90)W、Cu/32Ni−4Co−F
e/Cuのクラッド材が良い。セラミックスへの接合に
は、予め72Ag−Cuや85Ag−Cu等のAgロ−
或いはAu−Si,Au−Ge,Au−Sn等の接合材
で固定しておき、その後に熱電冷却素子3内部の組立を
行う。具体的に各部材の材質の組合わせ例を次に示す。
The thickness of the metal plate 19 joined to the cooling surface is 1/5 to 1/2 that of the ceramic plate, and the material is Mo,
Cu- (80-90) W, Cu / 32Ni-4Co-F
An e / Cu clad material is preferable. For bonding to ceramics, Ag-based material such as 72Ag-Cu or 85Ag-Cu is used in advance.
Alternatively, they are fixed with a bonding material such as Au-Si, Au-Ge, Au-Sn, and then the thermoelectric cooling element 3 is assembled. A concrete example of the combination of the materials of the respective members is shown below.

【0053】(1)Al23のアルミナ板に、72Ag
−Cuを使ってMo板をロー付けする。
(1) 72 Ag on an Al 2 O 3 alumina plate
-Braz the Mo plate with Cu.

【0054】(2)アルミナ板に、Au−Snを使って
Cu−(80〜90)W板を接合する。
(2) A Cu- (80 to 90) W plate is bonded to the alumina plate using Au-Sn.

【0055】(3)アルミナ板に、Au−Geを使って
Cu/32Ni−4Co−Fe/Cu板を接合する。加
熱面に接合する金属板19の厚さとしては、セラミック
ス板の1/5〜1/2で、材質はMo,Cu−(80〜
90)W,Cu/32Ni−4Co−Fe/Cuがよ
い。
(3) A Cu / 32Ni-4Co-Fe / Cu plate is bonded to the alumina plate using Au-Ge. The thickness of the metal plate 19 bonded to the heating surface is 1/5 to 1/2 of that of the ceramic plate, and the material is Mo, Cu- (80 to
90) W, Cu / 32Ni-4Co-Fe / Cu is preferable.

【0056】このようにして形成した熱電冷却素子加熱
面とサブステム4面とをIn−Sn,In−Ag,In
−Pb−Ag,Pb−Sn等の半田を用いて固定する。
The heating surface of the thermoelectric cooling element thus formed and the sub-stem 4 surface are made of In-Sn, In-Ag, In.
-Fix with solder such as Pb-Ag or Pb-Sn.

【0057】次に、ロッドレンズ10と非球面レンズ7
からの光軸とを調整しながら熱電冷却素子付サブステム
4をベ−ス5に接合固定する。接合材としてはIn−S
n,In−Ag,In−Pb−Ag,Pb−Sn等が適
している。この部分の接合では、組立後にレ−ザダイオ
−ド、フォトダイオ−ドが実装された状態で、ケ−ス2
内をフラックス洗浄することが難しい。
Next, the rod lens 10 and the aspherical lens 7
The sub-stem 4 with a thermoelectric cooling element is bonded and fixed to the base 5 while adjusting the optical axis from. In-S as a bonding material
n, In-Ag, In-Pb-Ag, Pb-Sn, etc. are suitable. At the joining of this portion, the case 2 is mounted with the laser diode and the photo diode mounted after assembly.
It is difficult to clean the inside with flux.

【0058】そこで、金属表面にはNi,Auメタライ
ズを行い、接合時の雰囲気をN2の不活性ガス或いはイ
ナ−トガス中でフラックス無し接合を行うことが好まし
い。
Therefore, it is preferable to perform Ni and Au metallization on the metal surface and perform fluxless bonding in an atmosphere of N 2 inert gas or inert gas.

【0059】レーザダイオード1からの放熱を良くする
第三の方法は、パッケージケース2内の上面及び下面に
断熱材20を接合する。材料としては、Al23,Si
34,MgO−SiO2等が適している。
A third method for improving heat radiation from the laser diode 1 is to bond the heat insulating material 20 to the upper and lower surfaces of the package case 2. As a material, Al 2 O 3 , Si
3 N 4, MgO-SiO 2 or the like is suitable.

【0060】パッケージケース2への接合材としてはA
u−Sn,Au−Ge,Au−Si等の半田がよい。断
熱材20の幅はサブステム4と熱電冷却素子3とを覆う
程度がよい。また、断熱材20はケース2の上下面だけ
でなく左右面に接合すると更によい。これら断熱材20
は、パッケージへのレーザダイオード1実装前に接合し
ておくことが好ましい。
As a bonding material for the package case 2, A
Solder such as u-Sn, Au-Ge, Au-Si is preferable. It is preferable that the width of the heat insulating material 20 covers the sub-stem 4 and the thermoelectric cooling element 3. Further, it is more preferable that the heat insulating material 20 is bonded to not only the upper and lower surfaces of the case 2 but also the left and right surfaces. These heat insulating materials 20
Are preferably bonded before mounting the laser diode 1 on the package.

【0061】ロッドレンズ10からの光は、最終的にシ
ングルモ−ドファイバ13に結合される。ファイバ13
の外形はφ125μmであるが、光が導波される部分は
コア部φ10μmである。従って、ロッドレンズ10か
らの光をできるだけ集光させて、コアに入射させること
が必要である。
The light from the rod lens 10 is finally coupled to the single mode fiber 13. Fiber 13
The outer shape is φ125 μm, but the portion where the light is guided is the core portion φ10 μm. Therefore, it is necessary to collect the light from the rod lens 10 as much as possible and make it enter the core.

【0062】すなわち、X,Y,Zの三方向に対して軸
調整できる構造を得るために、まず、ファイバ13はセ
ラミックス、ジルコニア等のフェル−ル14内に接着固
定後、端面を研磨し、入射するコア部分を得る。
That is, in order to obtain a structure in which axes can be adjusted in the three directions of X, Y, and Z, first, the fiber 13 is bonded and fixed in a ferrule 14 of ceramics, zirconia, or the like, and then the end face is polished. Get the incoming core part.

【0063】端面研磨は、直角から4゜以上の傾斜をつ
ける。これは、レンズを通してファイバ端面に集光する
場合、端面反射する部分があるとレ−ザダイオ−ド1に
再入射されることになり、わずかな戻り光でもレ−ザダ
イオ−ド1ヘ再入射すると、これにともなって光が増幅
され、レ−ザダイオ−ドの発振が不安定になる。そこ
で、ファイバ端面に傾斜23を付けることにより反射光
がレ−ザダイオ−ド1に戻らない構造にしている。
The end surface polishing is inclined at an angle of 4 ° or more from a right angle. This is because when the light is focused on the end face of the fiber through the lens, if there is a part reflected on the end face, it will be re-incident on the laser diode 1, and even if a slight return light is re-incident on the laser diode 1. Along with this, the light is amplified and the oscillation of the laser diode becomes unstable. Therefore, a structure in which the reflected light does not return to the laser diode 1 is provided by providing the fiber end face with an inclination 23.

【0064】フェル−ル14をガイドするフェル−ルガ
イド15を設けることにより、フェル−ル14とガイド
15間でZ軸調整するとともにフェル−ルガイド15と
レンズガイド11間でX,Y軸調整する。
By providing the ferrule guide 15 for guiding the ferrule 14, the Z axis is adjusted between the ferrule 14 and the guide 15, and the X and Y axes are adjusted between the ferrule guide 15 and the lens guide 11.

【0065】光結合実験によると、ロッドレンズ10と
ファイバ13との許容相対位置ずれ量は最大結合から1
dB低下する場合、X,Y方向に対しては±3μmであ
り、Z方向に対しては±150μmである。そこで、ま
ず、X,Y,Z三軸を光軸調整後レンズガイド11とフ
ェル−ルガイド15との間を全周固定する。固定部16
は、フェル−ルガイド15側に溝を取付け、この部分に
リング状Au−Sn,Au−Ge接合材を置き、高周波
加熱装置によりフェル−ルガイド15外周部を加熱して
溶融.凝固させる。
According to the optical coupling experiment, the allowable relative positional deviation amount between the rod lens 10 and the fiber 13 is 1 from the maximum coupling.
When the dB is lowered, it is ± 3 μm in the X and Y directions and ± 150 μm in the Z direction. Therefore, first, after the optical axes of the X, Y, and Z axes are adjusted, the lens guide 11 and the ferrule guide 15 are fixed around the entire circumference. Fixed part 16
Has a groove on the side of the ferrule guide 15, and a ring-shaped Au-Sn, Au-Ge bonding material is placed on this portion, and the outer peripheral portion of the ferrule guide 15 is heated by a high frequency heating device to melt. Solidify.

【0066】次に、フェル−ル14とフェル−ルガイド
15との間をPb−Sn半田で固定する。尚、フェルー
ル14材がAl23或いはジルコニア材である時、フェ
ル−ル14とフェル−ルガイド15との接合は、熱電冷
却素子3とサブステム4との接合と同様な方法を用いる
と更に安定した接合が得られる。
Next, the space between the ferrule 14 and the ferrule guide 15 is fixed with Pb-Sn solder. Further, when the ferrule 14 material is Al 2 O 3 or zirconia material, the joining of the ferrule 14 and the ferrule guide 15 is more stable if the same method as the joining of the thermoelectric cooling element 3 and the sub-stem 4 is used. A bonded joint is obtained.

【0067】上記実施例によれば、サブステム4の形状
を角錐状としたこと、サブステム4、熱電冷却素子3、
ベース5との接合に接合界面にかかる力を低減する溝を
設けるとともに熱電冷却素子4表面に金属板接合して接
合性を高めたこと、ケース2内に断熱材を接合したこと
により、レーザダイオード1からケース外への放熱を確
実にできるとともにレーザダイオード1と第一レンズ7
との光軸合わせを金属リングで精度よくでき、パッケー
ジからのファイバ出力を高くすることができる。
According to the above embodiment, the shape of the sub-stem 4 is pyramidal, the sub-stem 4, the thermoelectric cooling element 3,
A laser diode is provided by providing a groove for reducing the force applied to the joining interface for joining with the base 5 and joining a metal plate to the surface of the thermoelectric cooling element 4 to enhance joining properties, and by joining a heat insulating material in the case 2. It is possible to surely dissipate heat from the outside of the case to the laser diode 1 and the first lens 7
The optical axis can be accurately aligned with the metal ring, and the fiber output from the package can be increased.

【0068】[0068]

【発明の効果】本発明によれば、レーザダイオードを固
定するサブステムを熱電冷却素子に、濡れ性よく、接合
界面にかかる力を少なくして固定することができ、しか
もケース内の断熱材を設けることにより、レーザダイオ
ードの放熱を確実に行うことが可能である。
According to the present invention, the sub-stem for fixing the laser diode can be fixed to the thermoelectric cooling element with good wettability and with less force applied to the bonding interface, and further, the heat insulating material in the case is provided. As a result, it is possible to reliably dissipate heat from the laser diode.

【0069】また、レーザダイオードとファイバとの結
合効率を高くできる効果がある。更には、ハッケージの
信頼性を大きくできるという効果がある。
Further, there is an effect that the coupling efficiency between the laser diode and the fiber can be increased. Furthermore, there is an effect that the reliability of the package can be increased.

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

【図1】本発明の一実施例のパッケージの縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a vertical sectional view of a package according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のパッケージケースの組立行程を示す正面
図である。
FIG. 2 is a front view showing an assembly process of the package case of FIG.

【図3】図1のレンズガイド部の断面図である。3 is a cross-sectional view of the lens guide portion of FIG.

【図4】図3の他の実施例の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of another embodiment of FIG.

【図5】本発明に係るサブステムと熱電冷却素子の接合
部の実施例の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an embodiment of a joint portion between a sub-stem and a thermoelectric cooling element according to the present invention.

【図6】本発明に係るサブステムと熱電冷却素子の接合
部の他実施例の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of the joint portion between the sub-stem and the thermoelectric cooling element according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レ−ザダイオ−ド、2…ケ−ス、3…熱電冷却素
子、4…サブステム、5…ベ−ス、6…フォトダイオ−
ド、7…非球面レンズ、10…ロッドレンズ、11…レ
ンズガイド、13…シングルモ−ドファイバ、14…フ
ェル−ル、15…フェル−ルガイド、20…断熱材。
1 ... Laser diode, 2 ... Case, 3 ... Thermoelectric cooling element, 4 ... Substem, 5 ... Base, 6 ... Photodiode
Reference numeral 7 ... Aspherical lens, 10 ... Rod lens, 11 ... Lens guide, 13 ... Single mode fiber, 14 ... Feru, 15 ... Feru guide, 20 ... Heat insulating material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊沢 鉄雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuo Kumazawa 502 Kintatemachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. Mechanical Research Laboratory

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パッケ−ジケ−スの一方の側壁に熱電冷却
素子及びサブステムを介して接合固定されたレ−ザダイ
オ−ド素子と、前記レ−ザダイオ−ド素子の前方出射端
の近傍でサブステム上に接合固定された第一のレンズ
と、パッケ−ジケ−スの他方の対向した側壁にレンズホ
ルダを介して接合固定された第二のレンズと、レンズホ
ルダの一端でフェルールホルダを介して固定されたフェ
ルール付ファイバとを備えたレ−ザダイオ−ド結合装置
において、前記第一レンズを予めリング状金属に固定し
ておき、前記サブステムに設けた台座にリング状金属付
第一レンズとレーザダイオード素子との光軸が一致する
ように調整した後、固定することを特徴とするレーザダ
イオード結合装置。
1. A laser diode element joined and fixed to one side wall of a package case via a thermoelectric cooling element and a substem, and a substem in the vicinity of the front emission end of the laser diode element. The first lens fixed on the upper side, the second lens fixed on the other side wall of the package case facing the other side through the lens holder, and fixed on one end of the lens holder via the ferrule holder. In the laser diode coupling device including the fiber with a ferrule, the first lens is fixed to the ring-shaped metal in advance, and the first lens with the ring-shaped metal and the laser diode are mounted on the pedestal provided on the sub-stem. A laser diode coupling device characterized in that it is fixed after adjusting so that the optical axes of the elements coincide with each other.
【請求項2】請求項1において、リング及び台座の材質
はFe−45Ni或いはFe−50Niで、リング状金
属付第一レンズと台座との固定をYAG溶接或いは高周
波加熱を使って半田固定することを特徴とするレーザダ
イオード結合装置。
2. The ring and pedestal are made of Fe-45Ni or Fe-50Ni according to claim 1, and the first lens with metal ring is fixed to the pedestal by soldering using YAG welding or high frequency heating. A laser diode coupling device characterized by:
【請求項3】パッケ−ジケ−スの一方の側壁に熱電冷却
素子及びサブステムを介して接合固定されたレ−ザダイ
オ−ド素子と、前記レ−ザダイオ−ド素子の前方出射端
の近傍でサブステム上に接合固定された第一のレンズ
と、パッケ−ジケ−スの他方の対向した側壁にレンズホ
ルダを介して接合固定された第二のレンズと、レンズホ
ルダの一端でフェルールホルダを介して固定されたフェ
ルール付ファイバとを備えたレ−ザダイオ−ド結合装置
において、パッケージケース内の上面及び下面にAl2
3板或いはSi34,MgO−SiO2板を接合固定し
たことを特徴とするレーザダイオード結合装置。
3. A laser diode element joined and fixed to one side wall of a package case via a thermoelectric cooling element and a substem, and a substem in the vicinity of the front emission end of the laser diode element. The first lens fixed on the upper side, the second lens fixed on the other side wall of the package case facing the other side through the lens holder, and fixed on one end of the lens holder via the ferrule holder. In a laser diode coupling device provided with the above-mentioned ferruled fiber, Al 2 is formed on the upper surface and the lower surface in the package case.
O 3 plate or Si 3 N 4, a laser diode coupling device, characterized in that the MgO-SiO 2 plate was bonded and fixed.
【請求項4】パッケ−ジケ−スの一方の側壁に熱電冷却
素子及びサブステムを介して接合固定されたレ−ザダイ
オ−ド素子と、前記レ−ザダイオ−ド素子の前方出射端
の近傍でサブステム上に接合固定された第一のレンズ
と、パッケ−ジケ−スの他方の対向した側壁にレンズホ
ルダを介して接合固定された第二のレンズと、レンズホ
ルダの一端でフェルールホルダを介して固定されたフェ
ルール付ファイバとを備えたレ−ザダイオ−ド結合装置
において、前記サブステムと同一または同種の材質から
なる金属材が予め前記熱電冷却素子表面に接合され、こ
の金属材の面を介して熱電冷却素子接合表面とサブステ
ム接合表面とが接合固定されたことを特徴とするレーザ
ダイオード結合装置。
4. A laser diode element joined and fixed to one side wall of a package case via a thermoelectric cooling element and a substem, and a substem in the vicinity of the front emission end of the laser diode element. The first lens fixed on the upper side, the second lens fixed on the other side wall of the package case facing the other side through the lens holder, and fixed on one end of the lens holder via the ferrule holder. In the laser diode coupling device including the ferruled fiber described above, a metal material made of the same or similar material as the sub-stem is bonded to the surface of the thermoelectric cooling element in advance, and a thermoelectric material is formed through the surface of the metal material. A laser diode coupling device, wherein a cooling element bonding surface and a sub-stem bonding surface are bonded and fixed.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれかにおいて、前記
サブステム、パッケージケースの材質がMo,Cu−
(80〜90)W、或いはCu/32Ni−4Co−F
e/Cuのクラッド材であることを特徴とするレーザダ
イオード結合装置。
5. The material according to claim 1, wherein the material of the sub-stem and the package case is Mo, Cu--
(80-90) W, or Cu / 32Ni-4Co-F
A laser diode coupling device, which is a clad material of e / Cu.
【請求項6】請求項4において、前記熱電冷却素子表面
に接合する金属材料が、Mo,Cu−(80〜90)
W,Cu/32Ni−4Co−Fe/Cuのクラッド材
であり、Agロ−、Au−Si,Au−Ge,Au−S
n等の接合材で前記熱電冷却素子表面に該金属材がそれ
ぞれ接合固定され、続いてIn−Sn,In−Ag,I
n−Pb−Ag,In−Pb−Sn,Pb−Sn等の半
田材或いは抵抗溶接、YAG溶接により前記サブステ
ム、金属材付き熱電冷却素子、前記パッケージケースが
夫々固定されたことを特徴とするレ−ザダイオ−ド結合
装置。
6. The metal material according to claim 4, wherein the metal material bonded to the surface of the thermoelectric cooling element is Mo, Cu- (80 to 90).
W, Cu / 32Ni-4Co-Fe / Cu clad material, Ag-, Au-Si, Au-Ge, Au-S
The metal material is bonded and fixed to the surface of the thermoelectric cooling element with a bonding material such as n, and then In-Sn, In-Ag, I
A solder material such as n-Pb-Ag, In-Pb-Sn, Pb-Sn, or the like, or the resistance welding, YAG welding, and the sub-stem, the thermoelectric cooling element with a metal material, and the package case are fixed respectively. -The diode coupling device.
【請求項7】パッケ−ジケ−スの一方の側壁に熱電冷却
素子及びサブステムを介して接合固定されたレ−ザダイ
オ−ド素子と、前記レ−ザダイオ−ド素子の前方出射端
の近傍でサブステム上に接合固定された第一のレンズ
と、パッケ−ジケ−スの他方の対向した側壁にレンズホ
ルダを介して接合固定された第二のレンズと、レンズホ
ルダの一端でフェルールホルダを介して固定されたフェ
ルール付ファイバとを備えたレ−ザダイオ−ド結合装置
の組立方法において、予め熱電冷却素子の冷却面にサブ
ステムと同一又は同種の材質からなる金属材と熱電冷却
素子の加熱面にパッケージケースと同一又は同種の材質
からなる金属材を夫々接合固定しておき、次にレーザダ
イオードと光軸合わせした第一レンズ付サブステムと、
サブステムの同一又は同種の金属材付熱電冷却素子表面
とを半田材或いは溶接で接合固定し、次にサブステム付
熱電冷却素子と第二レンズとの光軸合わせを行った後パ
ッケージケースに半田材或いは溶接で接合固定し、最後
にフェルール付ファイバを光軸調整及び固定することを
特徴とするレーザダイオード結合装置の組立方法。
7. A laser diode element joined and fixed to one side wall of a package case via a thermoelectric cooling element and a substem, and a substem in the vicinity of the front emission end of the laser diode element. The first lens fixed on the upper side, the second lens fixed on the other side wall of the package case facing the other side through the lens holder, and fixed on one end of the lens holder via the ferrule holder. In a method for assembling a laser diode coupling device including the ferruled fiber, a metal case made of the same or similar material as the sub-stem on the cooling surface of the thermoelectric cooling element and a package case on the heating surface of the thermoelectric cooling element in advance. And a metal material made of the same or similar material as the above, respectively, are joined and fixed, and then a first stem with lens and an optical axis aligned with the laser diode,
The surface of the thermoelectric cooling element with the same or the same kind of metal of the sub-stem is bonded and fixed with a solder material or welding, and then the optical axis of the thermoelectric cooling element with the sub-stem is aligned with the second lens A method for assembling a laser diode coupling device, which comprises joining and fixing by welding, and finally adjusting and fixing the optical axis of a fiber with a ferrule.
JP12325492A 1992-05-15 1992-05-15 Laser diode coupler and its assembling method Pending JPH05323158A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12325492A JPH05323158A (en) 1992-05-15 1992-05-15 Laser diode coupler and its assembling method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12325492A JPH05323158A (en) 1992-05-15 1992-05-15 Laser diode coupler and its assembling method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05323158A true JPH05323158A (en) 1993-12-07

Family

ID=14856025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12325492A Pending JPH05323158A (en) 1992-05-15 1992-05-15 Laser diode coupler and its assembling method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05323158A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007048938A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Rohm Co Ltd Semiconductor laser
DE102005032593B4 (en) * 2005-07-11 2007-07-26 Technische Universität Berlin Optical module with a light-guiding fiber and a light-emitting / light-receiving component and method for manufacturing
KR100856182B1 (en) * 2002-03-09 2008-09-03 엘지전자 주식회사 Device of cooler for laser diode system
JP2010231138A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Alps Electric Co Ltd Lens with lens-barrel and method for manufacturing the same
JP2012163902A (en) * 2011-02-09 2012-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical module
KR20210082168A (en) * 2018-10-12 2021-07-02 청두 슈퍼손 커뮤니케이션 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 Heat dissipation assembly and communication module

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100856182B1 (en) * 2002-03-09 2008-09-03 엘지전자 주식회사 Device of cooler for laser diode system
DE102005032593B4 (en) * 2005-07-11 2007-07-26 Technische Universität Berlin Optical module with a light-guiding fiber and a light-emitting / light-receiving component and method for manufacturing
JP2007048938A (en) * 2005-08-10 2007-02-22 Rohm Co Ltd Semiconductor laser
JP2010231138A (en) * 2009-03-30 2010-10-14 Alps Electric Co Ltd Lens with lens-barrel and method for manufacturing the same
JP2012163902A (en) * 2011-02-09 2012-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical module
KR20210082168A (en) * 2018-10-12 2021-07-02 청두 슈퍼손 커뮤니케이션 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 Heat dissipation assembly and communication module
US20210341692A1 (en) * 2018-10-12 2021-11-04 Chengdu Superxon Communication Technology Co., Ltd. Heat dissipation assembly and communication module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2304294C2 (en) Method for connecting an optical component to optical-electronic modules
US5519720A (en) Semiconductor light emitting device
US5068865A (en) Semiconductor laser module
US20020037142A1 (en) Thermally and mechanically stable low-cost high thermal conductivity structure for single-mode fiber coupling to laser diode
JP5511944B2 (en) Laser equipment
US6178188B1 (en) Laser assembly platform with silicon base
JP2002267891A (en) Semiconductor laser module and aligning method for the semiconductor laser module
JPS62276892A (en) Electronic component
JPH05323158A (en) Laser diode coupler and its assembling method
JPH04359207A (en) Laser diode coupling device and its assembling method
US4832251A (en) Method of mounting semiconductor lasers providing improved lasing spot alignment
JPH05297249A (en) Laser diode coupling device and method of assembly thereof
JP3459286B2 (en) Lens fixing device
JPH07209559A (en) Optical module and its assembling method
JPS63167311A (en) Coupler between optical element and optical fiber
JP3833531B2 (en) Die bonding method and die bonding apparatus
JPS61208283A (en) Coupling member for optical fiber with light-emitting element
JPS6223003A (en) Laser die bonding tool
JPH03100506A (en) Optical coupling device and optical parts
JP3771609B2 (en) Semiconductor laser device and assembly method thereof
JPH06289256A (en) Laser diode coupling device
JPH06289258A (en) Semiconductor laser device
JP2864587B2 (en) Semiconductor laser module
JPH11266053A (en) Carrier mounting type semiconductor laser
JPH021804A (en) Optical coupler