JPH06105819B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
- Publication number
- JPH06105819B2 JPH06105819B2 JP60278942A JP27894285A JPH06105819B2 JP H06105819 B2 JPH06105819 B2 JP H06105819B2 JP 60278942 A JP60278942 A JP 60278942A JP 27894285 A JP27894285 A JP 27894285A JP H06105819 B2 JPH06105819 B2 JP H06105819B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- package
- optical fiber
- laser module
- temperature
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は光通信システム用発光素子モジュールとして使
用するのに好適な半導体レーザモジュールに関するもの
である。
用するのに好適な半導体レーザモジュールに関するもの
である。
従来の光通信用電子冷却素子（ペルチェ素子）付きデュ
アルインライン型LDモジュールは、NEC技報、Vol.38、N
o.2、1985に記載のように、デュアルインラインパッケ
ージ間に設置された電子冷却素子低温部側に半導体レー
ザ、モニタ用フォトダイオードを設け、半導体レーザと
光ファイバの結合に先球ファイバ結合方式を用いて構成
されている。そして、周囲温度の変化に伴い半導体レー
ザ出力が変動し、このため光ファイバ出力が変動するの
で、これを抑制するため、半導体レーザ光出力をモニタ
用フォトダイオードで検出し、このモニタ光が一定とな
るように半導体レーザ駆動電流を制御し、光出力を安定
化させる自動光出力制御を行っている。周囲温度の変化
が大きく、自動光出力制御だけでは不十分な場合には、
半導体レーザ自身の温度を一定に制御する自動温度制御
を併用する。自動温度制御は、電子冷却素子低温部側に
半導体レーザと共に設置した温度検出素子によって半導
体レーザ部の温度を検出し、これが一定となるように電
子冷却素子の駆動電流を制御して行う。以上の方法によ
れば、周囲温度の変化に伴う光ファイバ出力の変動はか
なり安定化されるが、電子冷却素子および光ファイバを
保持するパッケージ自身の膨張、収縮による半導体レー
ザと先球ファイバとの結合部の位置変動、電子冷却素子
自身の膨張、収縮による結合部の位置変動の影響により
結合状体が変化し、光ファイバ出力に変動が生じる。こ
のため、半導体レーザと先球ファイバ先端部を同一の支
持台上に設け、先球ファイバを固定することで対処して
いる。光ファイバは、位置移動防止のため先端部が固定
され、パッケージと気密封止するためパッケージ導入部
で気密封止固定される。従って、光ファイバは２点で固
定されることになり、パッケージ材料との熱膨張率の差
によって、光ファイバには周囲温度の変化による熱応力
が発生する。この熱応力により、位置変動防止固定部、
気密封止固定部および光ファイバ自身に損傷が発生しや
すい。位置変動防止固定部が損傷した場合には、光ファ
イバ出力の変動が大きくなって不安定となり、気密封止
固定部が損傷した場合には、気密不良となって光素子の
信頼度低下を招き、また光ファイバ自身が損傷した場合
には、損失増加や断線が生じる懸念がある。従来の電子
冷却素子付き半導体レーザモジュールは、これらの欠点
について配慮されていなかった。
アルインライン型LDモジュールは、NEC技報、Vol.38、N
o.2、1985に記載のように、デュアルインラインパッケ
ージ間に設置された電子冷却素子低温部側に半導体レー
ザ、モニタ用フォトダイオードを設け、半導体レーザと
光ファイバの結合に先球ファイバ結合方式を用いて構成
されている。そして、周囲温度の変化に伴い半導体レー
ザ出力が変動し、このため光ファイバ出力が変動するの
で、これを抑制するため、半導体レーザ光出力をモニタ
用フォトダイオードで検出し、このモニタ光が一定とな
るように半導体レーザ駆動電流を制御し、光出力を安定
化させる自動光出力制御を行っている。周囲温度の変化
が大きく、自動光出力制御だけでは不十分な場合には、
半導体レーザ自身の温度を一定に制御する自動温度制御
を併用する。自動温度制御は、電子冷却素子低温部側に
半導体レーザと共に設置した温度検出素子によって半導
体レーザ部の温度を検出し、これが一定となるように電
子冷却素子の駆動電流を制御して行う。以上の方法によ
れば、周囲温度の変化に伴う光ファイバ出力の変動はか
なり安定化されるが、電子冷却素子および光ファイバを
保持するパッケージ自身の膨張、収縮による半導体レー
ザと先球ファイバとの結合部の位置変動、電子冷却素子
自身の膨張、収縮による結合部の位置変動の影響により
結合状体が変化し、光ファイバ出力に変動が生じる。こ
のため、半導体レーザと先球ファイバ先端部を同一の支
持台上に設け、先球ファイバを固定することで対処して
いる。光ファイバは、位置移動防止のため先端部が固定
され、パッケージと気密封止するためパッケージ導入部
で気密封止固定される。従って、光ファイバは２点で固
定されることになり、パッケージ材料との熱膨張率の差
によって、光ファイバには周囲温度の変化による熱応力
が発生する。この熱応力により、位置変動防止固定部、
気密封止固定部および光ファイバ自身に損傷が発生しや
すい。位置変動防止固定部が損傷した場合には、光ファ
イバ出力の変動が大きくなって不安定となり、気密封止
固定部が損傷した場合には、気密不良となって光素子の
信頼度低下を招き、また光ファイバ自身が損傷した場合
には、損失増加や断線が生じる懸念がある。従来の電子
冷却素子付き半導体レーザモジュールは、これらの欠点
について配慮されていなかった。
本発明の目的は、従来の先球ファイバ結合方式では避け
られなかった光ファイバの熱応力発生を本質的になくし
た、高信頼性の電子冷却素子付き半導体レーザモジュー
ルを提供することにある。
られなかった光ファイバの熱応力発生を本質的になくし
た、高信頼性の電子冷却素子付き半導体レーザモジュー
ルを提供することにある。
本発明は、気密パッケージ内に収納された半導体レーザ
と光ファイバとが、その結合にレンズ結合方式を用い
て、あらかじめ結合状態で組み立てられた半導体レーザ
モジュール自身を、電子冷却素子により温度制御するこ
とで光ファイバでの無理な応力発生を本質的に排除し、
また、レンズ結合部の位置変動を、モジュール自身の温
度を一定にすることで低減しにことを特徴とするもの
で、これによって、高信頼度な結合と、気密状態の確保
を図ったものである。
と光ファイバとが、その結合にレンズ結合方式を用い
て、あらかじめ結合状態で組み立てられた半導体レーザ
モジュール自身を、電子冷却素子により温度制御するこ
とで光ファイバでの無理な応力発生を本質的に排除し、
また、レンズ結合部の位置変動を、モジュール自身の温
度を一定にすることで低減しにことを特徴とするもの
で、これによって、高信頼度な結合と、気密状態の確保
を図ったものである。
以下、本発明の一実施例を図面により説明する。図にお
いて、半導体レーザ１とその光軸上に設置された球レン
ズ２およびモニタ用フォトダイオード３とは、小型の気
密パッケージ４に収納してあり、半導体レーザ１の光軸
に一致した気密パッケージ４の貫通穴には、集束形屈折
率分布円柱レンズ５を気密封止固定してあり、その焦点
位置に、光コネクタプラグと同様な方法で光ファイバ
（本実施例では単一モードファイバを使用するものとす
る。多モードファイバの場合には球レンズ２を省略する
ことがある）６を保持した光ファイバ保持部７を支持部
品８を用いて気密パッケージ４に固定してある。このよ
うにして最適光結合状態を確保した半導体レーザモジュ
ールは、温度検出素子11と共に電子冷却素子９の低温部
10側に固定してあり、電子冷却素子９の高温部12は、デ
ュアルインライン気密封止端子（端子間隔、ピッチがイ
ンチ格子上に配列されている）13を有するパッケージ14
の内壁面に固定してある。電子冷却素子９の低温部10に
搭載された半導体レーザモジュールの外表面とパッケー
ジ14の内壁表面との間には、図に示すごとく空間が設け
られてあり、熱的に絶縁されている。デュアルインライ
ン気密封止端子13はパッケージ14に対し気密端子となっ
ており、気密パッケージ４、温度検出素子11および電子
冷却素子９の各端子とそれぞれ結線されている（結線は
図示せず）。光ファイバ６は、パッケージ14のデュアル
インライン気密封止端子13の取り出し面と直交した面に
設けた光ファイバ取出し穴15を通して外部へ取り出さ
れ、パッケージ14に気密封止固定された光ファイバ取出
し部品16に設けた光ファイバ取出し穴17を通っており、
光ファイバ取出し穴17と光ファイバ６の隙間は柔軟な気
密封止充填材（図示せず）により気密封止してある。
いて、半導体レーザ１とその光軸上に設置された球レン
ズ２およびモニタ用フォトダイオード３とは、小型の気
密パッケージ４に収納してあり、半導体レーザ１の光軸
に一致した気密パッケージ４の貫通穴には、集束形屈折
率分布円柱レンズ５を気密封止固定してあり、その焦点
位置に、光コネクタプラグと同様な方法で光ファイバ
（本実施例では単一モードファイバを使用するものとす
る。多モードファイバの場合には球レンズ２を省略する
ことがある）６を保持した光ファイバ保持部７を支持部
品８を用いて気密パッケージ４に固定してある。このよ
うにして最適光結合状態を確保した半導体レーザモジュ
ールは、温度検出素子11と共に電子冷却素子９の低温部
10側に固定してあり、電子冷却素子９の高温部12は、デ
ュアルインライン気密封止端子（端子間隔、ピッチがイ
ンチ格子上に配列されている）13を有するパッケージ14
の内壁面に固定してある。電子冷却素子９の低温部10に
搭載された半導体レーザモジュールの外表面とパッケー
ジ14の内壁表面との間には、図に示すごとく空間が設け
られてあり、熱的に絶縁されている。デュアルインライ
ン気密封止端子13はパッケージ14に対し気密端子となっ
ており、気密パッケージ４、温度検出素子11および電子
冷却素子９の各端子とそれぞれ結線されている（結線は
図示せず）。光ファイバ６は、パッケージ14のデュアル
インライン気密封止端子13の取り出し面と直交した面に
設けた光ファイバ取出し穴15を通して外部へ取り出さ
れ、パッケージ14に気密封止固定された光ファイバ取出
し部品16に設けた光ファイバ取出し穴17を通っており、
光ファイバ取出し穴17と光ファイバ６の隙間は柔軟な気
密封止充填材（図示せず）により気密封止してある。
上記構成によれば、半導体レーザ１とモニタ用フォトダ
イオード３は、気密パッケージ４内に収納されており、
かつ熱応力を生じない構造となっているため、気密不良
の発生することはない。また、結合部である光ファイバ
保持部７では、光ファイバ６はジャケット被覆材で囲ま
れた光ファイバ芯線状態であり、光ファイバ取出し穴17
の部分では柔軟な気密封止充填材で保持された状態であ
るため、熱応力の発生は非常に小さく、位置変動の生じ
ることもない。このため、気密不良による光素子劣化、
信頼度低下は発生せず、また光結合部での位置変動の発
生もなく、光結合部自身の温度が一定に制御されるため
結合損失変化は非常に小さい。以上のように、高安定
性、高信頼度を確保することが可能である。
イオード３は、気密パッケージ４内に収納されており、
かつ熱応力を生じない構造となっているため、気密不良
の発生することはない。また、結合部である光ファイバ
保持部７では、光ファイバ６はジャケット被覆材で囲ま
れた光ファイバ芯線状態であり、光ファイバ取出し穴17
の部分では柔軟な気密封止充填材で保持された状態であ
るため、熱応力の発生は非常に小さく、位置変動の生じ
ることもない。このため、気密不良による光素子劣化、
信頼度低下は発生せず、また光結合部での位置変動の発
生もなく、光結合部自身の温度が一定に制御されるため
結合損失変化は非常に小さい。以上のように、高安定
性、高信頼度を確保することが可能である。
上記実施例では、気密パッケージ４に集束形屈折率分布
円柱レンズ５を使用した場合を示したが、本発明はこれ
だけに限定されるものではなく、球レンズ、先球集束形
屈折率分布円柱レンズ、凸レンズ等、半導体レーザ１の
出射光を光ファイバ６に集光する機能を有するレンズに
ついて実施可能である。
円柱レンズ５を使用した場合を示したが、本発明はこれ
だけに限定されるものではなく、球レンズ、先球集束形
屈折率分布円柱レンズ、凸レンズ等、半導体レーザ１の
出射光を光ファイバ６に集光する機能を有するレンズに
ついて実施可能である。
本発明によれば、あらかじめ半導体レーザおよびモニタ
用フォトダイオードを気密封止し、かつ光ファイバと結
合した状態の半導体レーザモジュール自身を電子冷却素
子で温度制御する構造となっているため、光ファイバの
熱応力による結合部位置変動、気密不良、光ファイバ断
線等は生じにくく、また結合部自身の温度も一定に制御
されるために光ファイバ出力の安定度が高く、高安定、
高信頼度の半導体レーザモジュールを実現することがで
きる。
用フォトダイオードを気密封止し、かつ光ファイバと結
合した状態の半導体レーザモジュール自身を電子冷却素
子で温度制御する構造となっているため、光ファイバの
熱応力による結合部位置変動、気密不良、光ファイバ断
線等は生じにくく、また結合部自身の温度も一定に制御
されるために光ファイバ出力の安定度が高く、高安定、
高信頼度の半導体レーザモジュールを実現することがで
きる。
また、本願発明によれば、半導体レーザモジュールをデ
ュアルインライン端子を有するパッケージにその内面と
の間に空間が生じるように収納し、かつ半導体レーザモ
ジュールとデュアルインライン端子とを有するパッケー
ジとを各々の有する電気端子のみで接続しているので、
熱的には高い熱抵抗をもって熱的に絶縁することがで
き、広い周囲温度範囲にて安定な温度制御が可能とな
る。
ュアルインライン端子を有するパッケージにその内面と
の間に空間が生じるように収納し、かつ半導体レーザモ
ジュールとデュアルインライン端子とを有するパッケー
ジとを各々の有する電気端子のみで接続しているので、
熱的には高い熱抵抗をもって熱的に絶縁することがで
き、広い周囲温度範囲にて安定な温度制御が可能とな
る。
図面は本発明の一実施例を示す縦断面図である。 １……半導体レーザ、２……球レンズ、３……モニタ用
フォトダイオード、４……気密パッケージ、５……集束
形屈折率分布円柱レンズ、６……光ファイバ、７……光
ファイバ保持部、８……支持部品、９……電子冷却素
子、10……電子冷却素子低温部、11……温度検出素子、
12……電子冷却素子高温部、13……デュアルインライン
気密封止端子、14……パッケージ、15……光ファイバ取
出し穴、16……光ファイバ取出し部品、17……光ファイ
バ取出し穴。
フォトダイオード、４……気密パッケージ、５……集束
形屈折率分布円柱レンズ、６……光ファイバ、７……光
ファイバ保持部、８……支持部品、９……電子冷却素
子、10……電子冷却素子低温部、11……温度検出素子、
12……電子冷却素子高温部、13……デュアルインライン
気密封止端子、14……パッケージ、15……光ファイバ取
出し穴、16……光ファイバ取出し部品、17……光ファイ
バ取出し穴。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体レーザと、モニタ用フォトダイオー
ドと、光ファイバと、前記半導体レーザと前記光ファイ
バとを光結合する光学系と、前記半導体レーザと前記モ
ニタ用フォトダイオードと前記光学系とを収納し、前記
光ファイバを前記光結合状態を保つように固定してなる
気密パッケージとを具えた半導体レーザモジュールにお
いて、前記半導体レーザと前記光ファイバとの光結合部
の周囲温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段
が前記光結合部周囲の温度上昇を検出した時、その温度
を下げ該半導体レーザモジュール自信の温度を一定にな
るように制御する電子冷却素子と、前記半導体レーザモ
ジュールと前記温度検出手段と前記電子冷却素子とを収
容し、前記光ファイバの取出し穴および前記半導体レー
ザモジュール、温度検出手段、電子冷却素子の各端子に
結線されたデュアルインライン気密封止端子を有するパ
ッケージとを設け、前記半導体レーザモジュールの気密
パッケージは前記パッケージとの間に空間が生じるよう
に配置し、前記電子冷却素子は前記気密パッケージと前
記パッケージとの間に介在され、かつ前記半導体レーザ
モジュールの前記気密パッケージの外表面と前記パッケ
ージの内壁面に接するように配置し、前記光ファイバは
前記パッケージの穴を介して該パッケージの外部に導き
出し、前記半導体レーザモジュールと前記パッケージと
を各々が有する電気端子のみで接続してなることを特徴
とする半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60278942A JPH06105819B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60278942A JPH06105819B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 半導体レーザモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139375A JPS62139375A (ja) | 1987-06-23 |
| JPH06105819B2 true JPH06105819B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=17604210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60278942A Expired - Lifetime JPH06105819B2 (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105819B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6318308A (ja) * | 1986-07-10 | 1988-01-26 | Nec Corp | 光半導体素子モジユ−ル |
| JPS6424486A (en) * | 1987-07-20 | 1989-01-26 | Fujitsu Ltd | Semiconductor laser module |
| JPH01318275A (ja) * | 1988-06-20 | 1989-12-22 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP3472660B2 (ja) * | 1995-06-22 | 2003-12-02 | 日本オプネクスト株式会社 | 光半導体アレイモジュ−ルとその組み立て方法、及び外部基板実装構造 |
| US6252726B1 (en) * | 1999-09-02 | 2001-06-26 | Lightlogic, Inc. | Dual-enclosure optoelectronic packages |
| JP2001284699A (ja) * | 2000-01-25 | 2001-10-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光通信機器および光モジュールの固定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6280365U (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-22 |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60278942A patent/JPH06105819B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62139375A (ja) | 1987-06-23 |
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| JPH0376036B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |