JPH0567844A - 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
- JPH0567844A JPH0567844A JP3481191A JP3481191A JPH0567844A JP H0567844 A JPH0567844 A JP H0567844A JP 3481191 A JP3481191 A JP 3481191A JP 3481191 A JP3481191 A JP 3481191A JP H0567844 A JPH0567844 A JP H0567844A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- package body
- laser module
- lens
- insulating plate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 小型で冷却能力に優れた構造の半導体レーザ
モジュールを得る。 【構成】 半導体レーザ素子をパッケージ本体内に収容
し、電子冷却素子で冷却する半導体レーザモジュールに
おいて、半導体レーザ素子１を上部絶縁板１８の上部に
搭載し、電子冷却素子８の一端を上部絶縁板１８の下面
に固定すると共に他端を前記パッケージ本体の底板１９
に固定する。そして、その底板１９は窒化アルミニウム
から構成する。
モジュールを得る。 【構成】 半導体レーザ素子をパッケージ本体内に収容
し、電子冷却素子で冷却する半導体レーザモジュールに
おいて、半導体レーザ素子１を上部絶縁板１８の上部に
搭載し、電子冷却素子８の一端を上部絶縁板１８の下面
に固定すると共に他端を前記パッケージ本体の底板１９
に固定する。そして、その底板１９は窒化アルミニウム
から構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信装置などに使用
する高出力半導体レーザ素子と光ファイバとの結合器で
ある高出力の半導体レーザモジュールに関するものであ
る。
する高出力半導体レーザ素子と光ファイバとの結合器で
ある高出力の半導体レーザモジュールに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光信号を直接増幅する光増幅器が
開発され、特にエルビウム光ファイバを用いた光増幅器
が注目されている。
開発され、特にエルビウム光ファイバを用いた光増幅器
が注目されている。
【０００３】この光増幅器はエルビウム元素のドープさ
れた光ファイバに波長１．４８μｍのレーザ光を注入す
ると波長１．５μｍ帯の減衰された信号光が増幅される
という原理による。その増幅度は注入する波長１．４８
μｍのレーザ光（以下ポンプ光と称する）の出力の大き
さによる。エルビウム光ファイバの性能にもよるが、そ
の光出力が数＋ｍＷから１００ｍＷで数＋ｄＢの増幅度
が得られる。このような光増幅器においては、ポンプ光
用の波長１．４８μｍのレーザ光源に非常に高出力が要
求され、数百ｍＡの駆動電流を必要とするため発熱によ
る光出力の低下や寿命の低下を招くおそれがある。それ
を防止するため、光ファイバと結合する半導体レーザモ
ジュールの構成の中で通常、電子冷却素子（以下ペルチ
ェ素子）を使用し、半導体レーザ素子を冷却して使用し
ている。
れた光ファイバに波長１．４８μｍのレーザ光を注入す
ると波長１．５μｍ帯の減衰された信号光が増幅される
という原理による。その増幅度は注入する波長１．４８
μｍのレーザ光（以下ポンプ光と称する）の出力の大き
さによる。エルビウム光ファイバの性能にもよるが、そ
の光出力が数＋ｍＷから１００ｍＷで数＋ｄＢの増幅度
が得られる。このような光増幅器においては、ポンプ光
用の波長１．４８μｍのレーザ光源に非常に高出力が要
求され、数百ｍＡの駆動電流を必要とするため発熱によ
る光出力の低下や寿命の低下を招くおそれがある。それ
を防止するため、光ファイバと結合する半導体レーザモ
ジュールの構成の中で通常、電子冷却素子（以下ペルチ
ェ素子）を使用し、半導体レーザ素子を冷却して使用し
ている。
【０００４】図２に従来例を示し、その構成及び動作を
説明する。同図において、１は半導体レーザ素子、２は
ヒートシンクである。ヒートシンク２は半導体レーザ素
子１を搭載しその放熱を行うと共に、半導体レーザ素子
１とほぼ同じ膨張係数を有する材料（例えばダイヤモン
ド，ＳｉＣ，シリコンなど）を使用して熱応力による故
障を防止している。３はヘッダで、半導体レーザ素子１
を搭載したヒートシンク２を搭載し、半導体レーザ素子
１の電極用の端子を有している。４はモニタ用の受光素
子で半導体レーザ素子１の温度変化等による光出力の変
化を監視し、その光出力が常に一定になるように駆動回
路にフィードバックをかけている。５はレンズで、ここ
では球レンズで示しているが屈折分布形等のレンズを用
いる場合もある。６はコバールやステンレスで加工され
たレンズホルダでレンズ５を圧入や半田または低融点ガ
ラス等で固定している。７はベースで、半導体レーザ素
子１を搭載したヘッダ３と、モニタ用の受光素子４と、
レンズを固定するレンズホルダ６とを搭載するためのも
のである。この時、ヘッダ３とモニタ用の受光素子４は
半田付けで固定され、一方レンズホルダ６は、半導体レ
ーザ素子１から出射され広がった光がレンズ５により平
行光になるように光軸調整後ベース７にＹＡＧレーザで
固定される。これは、光学調整後の半導体レーザ素子１
とレンズ５の軸ずれ感度が１μｍ以下と厳しいため固定
安定度の高いＹＡＧレーザ溶接を用いるものである。８
はペルチェ素子である。９，１０は絶縁板で一般的には
アルミナセラミックにペルチェ素子８の電極と固定を兼
ねた金属導体パターンを薄膜や厚膜で形成し、複数個の
ペルチェ素子８を挟み込んで直列に配線固定する。１１
はパッケージ本体で側壁に電気端子をハーメチックで設
けたバタフライ型やＤＩＰ型のパッケージなど構成して
おり、また光取り出し窓１３を設けてある。１２は気密
用のカバーである。ペルチェ素子８を配線固定する絶縁
板９，１０のうち、絶縁板９側に半導体レーザ素子１等
を搭載したベース７を半田固定し、絶縁板１０側をパッ
ケージ本体１１の内底に半田で固定する。この時、半導
体レーザ素子１から出射しレンズ５で平行光に変換され
た光がパッケージ本体１１に設けた光取り出し窓１３を
通過するように位置調整されている。１４はレンズで、
ここでは球レンズで示しているが屈折分布形等のレンズ
を用いる場合もある。１５はレンズ１４を固定するスリ
ーブである。１６は光ファイバ，１７は光ファイバ１６
を固定するフェルールである。ここで、半導体レーザ素
子１から出射した広がった光をレンズ５で平行光に変換
した該平行光をレンズ１４で光ファイバ１６に効率よく
入射するように光軸調整し、スリーブ１５のＡ，Ｂ部で
ＹＡＧレーザ溶接固定している。このようにして半導体
レーザ素子１からの広がった発光光はレンズ５と１４と
によって光ファイバ１６に効率良く結合される。
説明する。同図において、１は半導体レーザ素子、２は
ヒートシンクである。ヒートシンク２は半導体レーザ素
子１を搭載しその放熱を行うと共に、半導体レーザ素子
１とほぼ同じ膨張係数を有する材料（例えばダイヤモン
ド，ＳｉＣ，シリコンなど）を使用して熱応力による故
障を防止している。３はヘッダで、半導体レーザ素子１
を搭載したヒートシンク２を搭載し、半導体レーザ素子
１の電極用の端子を有している。４はモニタ用の受光素
子で半導体レーザ素子１の温度変化等による光出力の変
化を監視し、その光出力が常に一定になるように駆動回
路にフィードバックをかけている。５はレンズで、ここ
では球レンズで示しているが屈折分布形等のレンズを用
いる場合もある。６はコバールやステンレスで加工され
たレンズホルダでレンズ５を圧入や半田または低融点ガ
ラス等で固定している。７はベースで、半導体レーザ素
子１を搭載したヘッダ３と、モニタ用の受光素子４と、
レンズを固定するレンズホルダ６とを搭載するためのも
のである。この時、ヘッダ３とモニタ用の受光素子４は
半田付けで固定され、一方レンズホルダ６は、半導体レ
ーザ素子１から出射され広がった光がレンズ５により平
行光になるように光軸調整後ベース７にＹＡＧレーザで
固定される。これは、光学調整後の半導体レーザ素子１
とレンズ５の軸ずれ感度が１μｍ以下と厳しいため固定
安定度の高いＹＡＧレーザ溶接を用いるものである。８
はペルチェ素子である。９，１０は絶縁板で一般的には
アルミナセラミックにペルチェ素子８の電極と固定を兼
ねた金属導体パターンを薄膜や厚膜で形成し、複数個の
ペルチェ素子８を挟み込んで直列に配線固定する。１１
はパッケージ本体で側壁に電気端子をハーメチックで設
けたバタフライ型やＤＩＰ型のパッケージなど構成して
おり、また光取り出し窓１３を設けてある。１２は気密
用のカバーである。ペルチェ素子８を配線固定する絶縁
板９，１０のうち、絶縁板９側に半導体レーザ素子１等
を搭載したベース７を半田固定し、絶縁板１０側をパッ
ケージ本体１１の内底に半田で固定する。この時、半導
体レーザ素子１から出射しレンズ５で平行光に変換され
た光がパッケージ本体１１に設けた光取り出し窓１３を
通過するように位置調整されている。１４はレンズで、
ここでは球レンズで示しているが屈折分布形等のレンズ
を用いる場合もある。１５はレンズ１４を固定するスリ
ーブである。１６は光ファイバ，１７は光ファイバ１６
を固定するフェルールである。ここで、半導体レーザ素
子１から出射した広がった光をレンズ５で平行光に変換
した該平行光をレンズ１４で光ファイバ１６に効率よく
入射するように光軸調整し、スリーブ１５のＡ，Ｂ部で
ＹＡＧレーザ溶接固定している。このようにして半導体
レーザ素子１からの広がった発光光はレンズ５と１４と
によって光ファイバ１６に効率良く結合される。
【０００５】この半導体レーザモジュールが高出力可能
なのはペルチェ素子８で半導体レーザ素子１を常時冷却
し、半導体レーザ素子１の発熱を低減しているためであ
る。尚、半導体レーザ素子１とペルチェ素子８の発熱は
パッケージ本体１１を介してパッケージ本体１１に取り
付けたヒートシンク（図示せず）で外部に放熱される。
なのはペルチェ素子８で半導体レーザ素子１を常時冷却
し、半導体レーザ素子１の発熱を低減しているためであ
る。尚、半導体レーザ素子１とペルチェ素子８の発熱は
パッケージ本体１１を介してパッケージ本体１１に取り
付けたヒートシンク（図示せず）で外部に放熱される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成による半導体レーザモジュールは、電子冷却素子（例
えばペルチェ素子）を搭載しているため特に高さ方向が
制限され、小型化が困難であるという問題点があった。
また、高出力を要求されるにつれて電子冷却素子の冷却
能力も大きなものが要求されるので、これによっても小
型化が困難であるという問題点もあった。
成による半導体レーザモジュールは、電子冷却素子（例
えばペルチェ素子）を搭載しているため特に高さ方向が
制限され、小型化が困難であるという問題点があった。
また、高出力を要求されるにつれて電子冷却素子の冷却
能力も大きなものが要求されるので、これによっても小
型化が困難であるという問題点もあった。
【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、小型で冷却能力に優れた構造を持つ
半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。
れたものであって、小型で冷却能力に優れた構造を持つ
半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、半導体レーザ素子をパッケージ本体内に収容
し、電子冷却素子で冷却する半導体レーザモジュールに
おいて、前記半導体レーザ素子を絶縁板の上部に搭載
し、前記電子冷却素子の一端を前記絶縁板の下面に固定
すると共に他端を前記パッケージ本体の底板部に固定
し、前底板部は絶縁材で構成したものである。
するため、半導体レーザ素子をパッケージ本体内に収容
し、電子冷却素子で冷却する半導体レーザモジュールに
おいて、前記半導体レーザ素子を絶縁板の上部に搭載
し、前記電子冷却素子の一端を前記絶縁板の下面に固定
すると共に他端を前記パッケージ本体の底板部に固定
し、前底板部は絶縁材で構成したものである。
【０００９】
【作用】本発明は、電子冷却素子をパッケージ本体の底
板部に、絶縁板を介することなく直接固定している。従
って、従来設けていた前記絶縁板は不要になり、絶縁板
１枚分と固定用の半田分の厚みが削減できると共に、絶
縁板１枚分の熱抵抗を低減できる。さらに、前記底板部
に使用している窒化アルミニウムは従来のアルミナセラ
ミック等より熱伝導率が非常に高いので、半導体レーザ
モジュールの熱抵抗を低減することができる。これらに
より、電子冷却を小型にすることが可能となり、前記絶
縁板の不要と相俟って半導体レーザモジュールを一層小
型にすることができる。
板部に、絶縁板を介することなく直接固定している。従
って、従来設けていた前記絶縁板は不要になり、絶縁板
１枚分と固定用の半田分の厚みが削減できると共に、絶
縁板１枚分の熱抵抗を低減できる。さらに、前記底板部
に使用している窒化アルミニウムは従来のアルミナセラ
ミック等より熱伝導率が非常に高いので、半導体レーザ
モジュールの熱抵抗を低減することができる。これらに
より、電子冷却を小型にすることが可能となり、前記絶
縁板の不要と相俟って半導体レーザモジュールを一層小
型にすることができる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の実施例を示す要部断面図であ
る。同図において、１から８及び１２から１７は図２に
おいて同一記号を付したものと同じであるので説明は省
略する。１８は上部絶縁板で、半導体レーザ素子１等を
搭載したヘッダ３，受光素子４，及びレンズ５を固定し
たレンズホルダ６を図２の場合と同様にしてそれぞれ所
定の位置に固定したベース７を上面に半田固定してい
る。１９は絶縁性を有し熱伝導率に非常に優れた材料で
ある窒化アルミニウムで作られた底板であり、２０はハ
ーメチック電気端子を有する金属またはセラミックから
なる側壁である。この底板１９に側壁２０の端面部を固
定してパッケージ本体を構成するが、このパッケージ本
体は、前記窒化アルミニウムを使用して、底板１９と側
壁２０とを一体構造としたものでもよい。前記パッケー
ジ本体の底板１９の上面と上部絶縁板１８の下面とに、
ペルチェ素子８の配線及び固定のための金属導体パター
ン２１を薄膜あるいは厚膜で形成し、複数個のペルチェ
素子８を図１に示すように固定し、配線する。この時、
ペルチェ素子８は前記パッケージ本体の底板１９に直接
固定されるので、従来例で使用していた図２に示す絶縁
板１０を削除することができ、パッケージ本体の高さを
絶縁板１枚分だけ低くすることが可能となると共に、ペ
ルチェ素子８で発生する熱を直接パッケージ本体に逃が
すことが可能となり、放熱の効率向上を図ることができ
る。前記側壁２０に、図２に示す従来例と同様に光取り
出し窓１３を設け、半導体レーザ素子１から出射しレン
ズ５で平行光に変換された光を通過させる。その他レン
ズ１４からフェルール１７までは図２に示す従来例と同
様の構成であり、同じ動作である。
る。同図において、１から８及び１２から１７は図２に
おいて同一記号を付したものと同じであるので説明は省
略する。１８は上部絶縁板で、半導体レーザ素子１等を
搭載したヘッダ３，受光素子４，及びレンズ５を固定し
たレンズホルダ６を図２の場合と同様にしてそれぞれ所
定の位置に固定したベース７を上面に半田固定してい
る。１９は絶縁性を有し熱伝導率に非常に優れた材料で
ある窒化アルミニウムで作られた底板であり、２０はハ
ーメチック電気端子を有する金属またはセラミックから
なる側壁である。この底板１９に側壁２０の端面部を固
定してパッケージ本体を構成するが、このパッケージ本
体は、前記窒化アルミニウムを使用して、底板１９と側
壁２０とを一体構造としたものでもよい。前記パッケー
ジ本体の底板１９の上面と上部絶縁板１８の下面とに、
ペルチェ素子８の配線及び固定のための金属導体パター
ン２１を薄膜あるいは厚膜で形成し、複数個のペルチェ
素子８を図１に示すように固定し、配線する。この時、
ペルチェ素子８は前記パッケージ本体の底板１９に直接
固定されるので、従来例で使用していた図２に示す絶縁
板１０を削除することができ、パッケージ本体の高さを
絶縁板１枚分だけ低くすることが可能となると共に、ペ
ルチェ素子８で発生する熱を直接パッケージ本体に逃が
すことが可能となり、放熱の効率向上を図ることができ
る。前記側壁２０に、図２に示す従来例と同様に光取り
出し窓１３を設け、半導体レーザ素子１から出射しレン
ズ５で平行光に変換された光を通過させる。その他レン
ズ１４からフェルール１７までは図２に示す従来例と同
様の構成であり、同じ動作である。
【００１１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、電子冷却素子をパッケージ本体に直接搭載してい
るので、従来設けていた電子冷却素子搭載用の絶縁板１
枚分とそれを固定するための半田分の厚みを削減するこ
とができ、半導体レーザモジュールの小型化を実現でき
る。さらに、前記絶縁板の削減により絶縁板１枚分の熱
抵抗を低減することができると共に、パッケージ本体ま
たは底板に従来のアルミナセラミックより遙かに熱伝導
率の高い窒化アルミニウム等の絶縁材を使用しているた
め半導体レーザモジュールの熱抵抗を低減することがで
き、電子冷却を小型にすることが可能となり、半導体レ
ーザモジュールの一層の小型化を実現できる。
れば、電子冷却素子をパッケージ本体に直接搭載してい
るので、従来設けていた電子冷却素子搭載用の絶縁板１
枚分とそれを固定するための半田分の厚みを削減するこ
とができ、半導体レーザモジュールの小型化を実現でき
る。さらに、前記絶縁板の削減により絶縁板１枚分の熱
抵抗を低減することができると共に、パッケージ本体ま
たは底板に従来のアルミナセラミックより遙かに熱伝導
率の高い窒化アルミニウム等の絶縁材を使用しているた
め半導体レーザモジュールの熱抵抗を低減することがで
き、電子冷却を小型にすることが可能となり、半導体レ
ーザモジュールの一層の小型化を実現できる。
【図１】本発明の実施例の要部断面図である。
【図２】従来の半導体レーザモジュールの要部断面図で
ある。
ある。
１ 半導体レーザ素子 ２ ヒートシンク ３ ヘッダ ４ 受光素子 ５ レンズ ６ レンズホルダ ７ ベース ８ ペルチェ素子 ９，１０ 絶縁板 １１ パッケージ本体 １２ 気密用カバー １８ 上部絶縁板 １９ 底板 ２０ 側壁
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体レーザ素子をパッケージ本体内に
収容し、電子冷却素子で冷却する半導体レーザモジュー
ルにおいて、 前記半導体レーザ素子を絶縁板の上部に搭載し、前記電
子冷却素子の一端を前記絶縁板の下面に固定すると共に
他端を前記パッケージ本体の底板部に固定し、前記底板
部は絶縁材で構成することを特徴とする半導体レーザモ
ジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3481191A JPH0567844A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体レーザモジユール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3481191A JPH0567844A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体レーザモジユール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0567844A true JPH0567844A (ja) | 1993-03-19 |
Family
ID=12424600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3481191A Pending JPH0567844A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体レーザモジユール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0567844A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0899795A2 (en) * | 1997-08-27 | 1999-03-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical-semiconductor container or module |
| US5907185A (en) * | 1996-09-24 | 1999-05-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ceramic terminal block, hermetic sealed package, and complex semiconductor device |
| JP2000277758A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Kyocera Corp | 光半導体素子収納用パッケージの製造方法 |
| US6506624B2 (en) | 2000-09-05 | 2003-01-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of manufacturing an optical semiconductor module |
| US6614590B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-09-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical semiconductor hermetic sealing package, optical semiconductor module and optical fiber amplifier |
| US7078801B2 (en) | 2002-04-25 | 2006-07-18 | Yamaha Corporation | Thermoelectric module package |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP3481191A patent/JPH0567844A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0899795A2 (en) * | 1997-08-27 | 1999-03-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical-semiconductor container or module |
| EP0899795A3 (en) * | 1997-08-27 | 1999-05-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical-semiconductor container or module |
| US6220765B1 (en) | 1997-08-27 | 2001-04-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hermetically sealed optical-semiconductor container and optical-semiconductor module |
| US6345917B2 (en) | 1997-08-27 | 2002-02-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Hermetically sealed optical-semiconductor container and optical-semiconductor module |
| JP2000277758A (ja) * | 1999-03-24 | 2000-10-06 | Kyocera Corp | 光半導体素子収納用パッケージの製造方法 |
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| KR100436876B1 (ko) * | 2000-09-05 | 2004-06-23 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 광 반도체 모듈 제조 방법 |
| US6614590B2 (en) | 2000-11-22 | 2003-09-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical semiconductor hermetic sealing package, optical semiconductor module and optical fiber amplifier |
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