JPH07110420A - 半導体レーザ素子モジュール，およびその組立方法 - Google Patents

半導体レーザ素子モジュール，およびその組立方法

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JPH07110420A
JPH07110420A JP5255423A JP25542393A JPH07110420A JP H07110420 A JPH07110420 A JP H07110420A JP 5255423 A JP5255423 A JP 5255423A JP 25542393 A JP25542393 A JP 25542393A JP H07110420 A JPH07110420 A JP H07110420A
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laser device
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pedestal
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Akira Takemoto
彰 武本
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Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザ素子の位置精度を向上させて、
低コストで、高性能な半導体レーザ素子モジュールを提
供する。 【構成】 半導体レーザ素子３，サブマウント２，レン
ズ６および光ファイバ９を同一の台座１上に有する半導
体レーザ素子モジュールにおいて、半導体レーザ素子３
を、サブマウント２の上記台座１の一主面と垂直な側面
上に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ素子モ
ジュール，及びその組立方法に関し、特に半導体レーザ
素子の位置決めを容易に、かつ高精度に行うことができ
る半導体レーザ素子モジュール，及びその組立方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は、従来の半導体レーザ素子モジュ
ールの構造を示す断面図であり、図において、１０１は
半導体レーザ素子および光学部品を保持するためのＳｉ
等からなる台座、１０２はこの台座１の一主面上に固定
された厚さが３００〜５００μｍであるＳｉＣ等からな
るサブマウント、１０３はこのサブマウントの上面に固
定された厚さが約１００μｍである半導体レーザ素子、
１０４，及び１０５はこの半導体レーザ素子１０３に電
流を流すためのワイヤ、１０６は台座１０１上に固定さ
れた直径が約３００μｍの球レンズ、１０７は球レンズ
１０６の位置決めを行うために台座１０１上に設けられ
た深さが約１００μｍである位置決め用穴、１０９は直
径が約１００μｍである光ファイバで、その芯となる部
分には光を伝搬させるために不純物を添加して形成され
た直径が約１０μｍのコア部を有している。１０８は光
ファイバ１０９を固定するために台座１０１上に設けら
れたＳｉＣからなる支持台である。
【０００３】次に組立方法について説明する。まず、台
座１０１の所定の位置に位置決め用穴１０７を写真製版
技術を利用して形成し、さらに台座１０１の所定の位置
に支持台１０８を形成する。次に、球レンズ１０６を位
置決め用穴１０７に嵌め込み、これを接着剤や半田材等
を用いて固定し、その後、台座１０１上に固定された支
持台１０８上の所定の位置に接着剤や半田材等を用いて
光ファイバ１０９を固定する。次に、台座１０１上の所
定の位置にＡｕ−Ｓｎ等の半田材を用いてサブマウント
１０２を固定し、さらに、このサブマウント１０２上に
Ａｕ−Ｓｎ等の半田材を用いて半導体レーザ素子１０３
を固定する。なお、半導体レーザ素子１０３の位置決め
は、半導体レーザ素子１０３の上面の，レーザ光が出射
される発光点の真上のある位置に設けられた金属膜等に
よりなるマーカを位置決めの目印として、このマーカが
所定の位置に配置されるように行われる。その後、ワイ
ヤ１０４，及び１０５を超音波加熱法等を用いて半導体
レーザ素子１０３およびサブマウント１０２上に固定す
る。このワイヤ１０４，１０５の他端は、電圧印加用の
外部端子ヘ接続される。
【０００４】次に動作について説明する。半導体レーザ
素子１０３の外部端子に接続されたワイヤ１０４とワイ
ヤ１０５との間に電圧をかけると、半導体レーザ素子１
０３に電流が流れ、この半導体レーザ素子１０３の発光
点からレーザ光が放射される。このレーザ光は、レンズ
１０６により集光され、光ファイバ１０９端面の中心
部、即ちコア部に入射される。
【０００５】現在、光ファイバ通信においては、ワイヤ
１０４，１０５間にかける電圧を高速にオンオフさせて
光の強度を高速にかえて、いわゆる直接変調を行い、
２．５Ｇbit ／sec 以上の速度で光信号を伝送すること
が可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ素
子モジュールは以上のように構成されており、半導体レ
ーザ素子１０３から出射されるレーザ光を効率よく利用
するためには、レーザ素子１０３から出射され、球レン
ズ１０９により集められたレーザ光が、光ファイバ１０
９の端面のコア部に確実に入射するように半導体レーザ
素子１０３，レンズ１０６，及び光ファイバ１０９の取
り付け位置を位置決めする必要がある。このため、通常
半導体レーザ素子１０３，レンズ１０６，及び光ファイ
バ１０９は、半導体レーザ素子１０３のレーザ光が出射
される発光点と、レンズ１０６の中心と、光ファイバ１
０９の端面のコア部とが、一直線上に所定の間隔をおい
て並ぶように台座１０１上に取り付けられる。
【０００７】しかしながら、光ファイバ１０９のコア
径、即ち光を伝播する有効径は、約１０μｍと非常に小
さいため、半導体レーザ素子モジュールの組立精度が低
いと半導体レーザ素子１０３から出射される光を十分光
ファイバ１０９に入射させることが困難である。例え
ば、従来の半導体レーザ素子モジュールにおいては、半
導体レーザ素子１０３をサブマウント１０２に取り付け
る際に、半導体レーザ素子１０３の発光点の位置が台座
１０１上の所定の位置に配置されるように、台座１０１
の上部から半導体レーザ素子１０３の取り付け位置を確
認しながら固定することにより、上記台座１０１の一主
面と平行な平面内の所定の方向における半導体レーザ素
子１０３の位置決め精度を向上させていた。しかし、台
座１０１の一主面に対する高さ方向における半導体レー
ザ素子１０３の発光点の位置は、サブマウント１０２の
厚さ，サブマウント１０２と台座１０１を固定させるた
めの半田材の厚さ，半導体レーザ素子１０３の厚さ、及
びサブマウント１０２と半導体レーザ素子１０３を固定
するためのハンダ材の厚さで決まる。通常、レーザ出射
光を光ファイバ１０９のコア部に入射させるためには、
この台座１０１の一主面の高さ方向における半導体レー
ザ素子１０３の発光点の位置決め精度としては、約１０
μｍ以下の厳しい値が要求されるのに対し、サブマウン
ト１０２の厚さ，サブマウント１０２と台座１０１を固
定させるための半田材の厚さ，半導体レーザ素子１０３
の厚さ、及びサブマウント１０２と半導体レーザ素子１
０３を固定するためのハンダ材の厚さの誤差は合わせて
約１０μｍ以上となるので、発光点の位置決め精度は約
１０μｍ以上となってしまい、精度が不十分なため、レ
ーザ光が十分に光ファイバ１０９のコア部に入射され
ず、半導体レーザ素子モジュールとして十分な性能が得
られなかったり、モジュール間での性能のばらつきが発
生したりする等の問題があった。
【０００８】また、台座１の高さ方向においては、厚さ
に誤差のある半田材により接着する部分が、上記のよう
にサブマウント１０２と台座１０１の間と、サブマウン
ト１０２と半導体レーザ素子１０３の間の２カ所となる
ため、半導体レーザ素子１０３の発光点の位置決め精度
を向上させることができないという問題があった。
【０００９】また、このような問題を解消するために、
サブマウント１０２，半導体レーザ素子１０３の厚さの
加工精度を向上させることも可能であるが、加工精度を
上げると大量生産を行うことが難しくなり、それに伴い
製造コストが上昇するという問題があった。
【００１０】一方、従来の半導体レーザ素子モジュール
の他の組立方法としては、所定の位置に位置決め用穴１
０７，及び支持台１０８を形成した台座１０１上に、半
導体レーザ素子１０３を固定したサブマウント１０２を
取り付け、ワイヤ１０４，１０５を超音波加熱法等を用
いて半導体レーザ素子１０３，及びサブマウント１０２
上に固定し、さらに、レンズ１０６を位置決め用穴１０
７に固定し、支持台１０８上に、光ファイバ１０９を固
定する方法もある。このような組立方法によれば、光フ
ァイバ１０９を取り付ける際に、半導体レーザ素子１０
３に取り付けたワイヤ１０４，１０５に電流を流した状
態で、光ファイバ１０９に入射した光の強度を測定し、
強度が最大になった位置で光ファイバ１０９を固定する
ことにより、サブマウント１０２，半導体レーザ素子１
０３等の厚さの加工精度を向上させる必要なく、レーザ
光を十分に光ファイバ１０９のコア部に入射させること
ができ、十分な性能を備えた半導体レーザ素子モジュー
ルを得ることができる。しかし、このような製造方法に
おいては、光ファイバの位置合わせだけで約１０分の時
間がかかるため、生産性が悪く、組立のコストが高くな
り、モジュールの低価格化を阻害するという問題があっ
た。また、光ファイバに入射されるレーザ光のピーク
は、散乱した光の入射等により複数となるため、出射さ
れるレーザ光の真のピークを見つけにくいという問題が
あった。
【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体レーザ素子の位置決め精
度を向上させて、レーザ光を効率よく光ファイバに入射
させることが可能な、低コストで高性能な半導体レーザ
素子モジュール，およびその組立方法を提供することを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ素子モジュールは、半導体レーザ素子をサブマウン
トの台座の一主面と垂直な一側面上に配置し、上記半導
体レーザ素子，サブマウント，レンズ，及び光ファイバ
を、上記半導体レーザ素子から出射される光が上記レン
ズを経て上記光ファイバの端部の所定の位置に入射する
よう，上記台座の一主面上に位置決めして配置してなる
ものである。
【００１３】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールは、上記半導体レーザ素子を、その上記サブマ
ウントの側面と接する面上に形成された段差部と、上記
サブマウントの上記半導体レーザ素子を搭載する側面上
に形成された上記半導体レーザの段差部と係合可能な段
差部とを係合させて上記サブマウントの側面上に配置し
てなるものである。
【００１４】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールは、上記台座の一主面上の所定の位置に形成さ
れた上記半導体レーザ素子に当接可能な高さの突起部
に、上記半導体レーザ素子を、その一部を当接させて配
置してなるものである。
【００１５】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールは、上記半導体レーザ素子を、該半導体レーザ
素子の上面、及び共振器端面のそれぞれのある部位が上
記突起部に当接するように配置してなるものである。
【００１６】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールは、上記半導体レーザ素子の上記台座一主面側
から観察可能な側面上に位置検出用のマーカを設けたも
のである。
【００１７】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールの組立方法は、台座の一主面上にレンズ，及び
光ファイバを取り付けた後、サブマウントの一側面上に
半導体レーザ素子を取り付け、上記サブマウントの一側
面が上記台座の一主面に対して垂直となるよう、上記サ
ブマウントを上記台座の一主面上に配置し、上記サブマ
ウントを、上記半導体レーザ素子から出射される光が上
記レンズを経て上記光ファイバの端部の所定の位置に入
射するよう上記台座一主面上に位置決めし、取付けるも
のである。
【００１８】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールの組立方法は、上記半導体レーザ素子上面の所
定位置に位置表示用マーカを形成するとともに、上記サ
ブマウントの上記レーザ素子取付け面上の、上記台座一
主面上に載置される辺上の所定位置にマーカを形成し、
上記半導体レーザ素子の共振器長方向と垂直な面内での
サブマウントの素子取付け面と平行な方向における上記
半導体レーザ素子の位置表示用マーカとサブマウントの
位置表示用マーカとの距離が、上記レンズの中心の上記
台座上の高さ寸法となるよう、上記サブマウントの一側
面上に上記サブマウントを取付けるものである。
【００１９】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールの組立方法は、上記半導体レーザ素子及びサブ
マウントの位置表示用マーカを検出し、該マーカの位置
情報に基づいて上記半導体レーザ素子を上記サブマウン
トに対して位置決めする光学的位置決め装置を用いて、
上記半導体レーザ素子を上記サブマウントへ取付けるも
のである。
【００２０】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールの組立方法は、上記半導体レーザ素子の上記サ
ブマウント側面と接する側面上に段差部を形成するとと
もに、上記サブマウントの半導体レーザ素子を搭載する
側面上に上記半導体レーザの段差部と係合可能な段差部
を形成し、上記半導体レーザ素子の段差部を上記サブマ
ウントの段差部に係合させて、上記半導体レーザ素子を
上記サブマウントに取付けるものである。
【００２１】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールの組立方法は、上記台座一主面上の所定位置
に、上記半導体レーザ素子と当接可能な高さの突起部を
形成し、該突起部に上記半導体レーザ素子の一部を当接
させて、上記台座一主面上へ上記半導体レーザ素子を取
付けるものである。
【００２２】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールの組立方法は、上記半導体レーザ素子を上記台
座の一主面上に配置した状態で上記台座一主面側から観
察可能な上記半導体レーザ素子の側面上に位置検出用の
マーカを形成し、上記半導体レーザ素子の位置検出用マ
ーカが所定の位置に位置するよう半導体レーザ素子を上
記台座上へ取付けるものである。
【００２３】
【作用】この発明においては、半導体レーザ素子をサブ
マウントの台座の一主面と垂直な一側面上に配置したか
ら、半導体レーザ素子を、台座の一主面と垂直な方向に
おいて精度良く，しかも簡単に位置決めすることがで
き、低コストで高性能な半導体レーザ素子モジュールを
得ることができる。
【００２４】また、この発明においては、上記半導体レ
ーザ素子の上記サブマウント側面と接する面上に形成さ
れた段差部と、上記サブマウントの上記半導体レーザ素
子を搭載する側面上に上記半導体レーザの段差部と係合
可能に形成された段差部とを係合させて、上記半導体レ
ーザ素子を上記サブマウントの一側面上に配置したか
ら、半導体レーザ素子を、台座の一主面と垂直な方向に
おいて容易に位置決めすることができる。
【００２５】また、この発明においては、上記台座の一
主面上の所定の位置に上記半導体レーザ素子と当接可能
な高さに形成された突起部を形成し、上記半導体レーザ
素子を、その一部を上記突起部に当接するよう配置した
から、半導体レーザ素子を、台座の一主面と平行な平面
内の所定の方向において容易に位置決めすることができ
る。
【００２６】また、この発明においては、上記半導体レ
ーザ素子を、該半導体レーザ素子の上面、及び共振器端
面のそれぞれのある部位が上記突起部に当接するように
配置したから、半導体レーザ素子を、上記台座一主面上
でその共振器長方向及びこれと垂直な方向において位置
決めすることができる。
【００２７】また、この発明においては、上記半導体レ
ーザ素子の上記台座の一主面側から観察可能な側面上に
位置検出用のマーカを設けるようにしたから、半導体レ
ーザ素子を、台座の一主面と平行な平面内のある方向に
おいて容易に位置決めすることができる。
【００２８】また、この発明においては、上記半導体レ
ーザ素子上面の所定位置に位置表示用マーカを形成する
とともに、上記サブマウントの上記レーザ素子取付け面
上の、上記台座一主面上に載置される辺上の所定位置に
マーカを形成し、上記半導体レーザ素子の共振器長方向
と垂直な面内でのサブマウントの素子取付け面と平行な
方向における、上記半導体レーザ素子の位置表示用マー
カとサブマウントの位置表示用マーカとの距離が、上記
レンズの中心の上記レンズの中心の上記台座上の高さ寸
法となるよう、上記半導体レーザ素子を上記サブマウン
トの一側面上に取りつけるようにしたから、半導体レー
ザ素子を、台座の一主面と垂直な方向において、容易に
位置決めすることができる。
【００２９】また、この発明においては、光学的位置決
め装置を用いて、上記半導体レーザ素子を上記サブマウ
ントへ取り付けるようにしたから、半導体レーザ素子
を、台座の一主面と垂直な方向において容易に、かつ、
正確に位置決めすることができる。
【００３０】
【実施例】
実施例１．図１はこの発明の第１の実施例による半導体
レーザ素子モジュールの構造を示す図であり、図１(a)
は半導体レーザ素子モジュールの側面図，図１(b) は半
導体レーザ素子モジュールを台座の一主面の上部から見
た図である。図において、１は半導体レーザ素子，及び
光学部品を保持するためのＳｉからなる台座、９は直径
が約１００μｍである光ファイバ、８は光ファイバ９を
固定するために台座１上に設けられたＳｉＣからなる支
持台で、光ファイバ９の端部がこの支持台８の上部に固
着されている。６は台座１の一主面上に固定された半径
約３００μｍのレンズ、２３はこのレンズ６の中心部、
７はレンズ６の位置決めを行うために台座１の一主面上
に設けられた位置決め用穴で、この穴７にレンズ６が嵌
め込まれて固着されている。このレンズ６の中心２３と
光ファイバ９端面の中心が台座１の一主面に対して同じ
高さとなるように、支持台８の高さ，及び位置決め用穴
７の深さ等は調整されている。２はＳｉＣからなるサブ
マウントで、その側面の一つが、上記台座の一主面と垂
直で，かつ光ファイバ９の光軸と平行となるように、台
座１の一主面上の所定の位置に固着されている。このサ
ブマウント２の台座１の一主面に対する高さは約４５０
μｍで、光ファイバ９の光軸方向と垂直な方向の長さは
３００〜５００μｍである。３はサブマウント２の上記
光ファイバ９の光軸と平行な側面上に固着された波長
１．３μｍの光を発するＩｎＧａＡｓＰからなる半導体
レーザ素子で、その共振器長方向の長さは約３００μ
ｍ，共振器幅方向の長さは約３００μｍ，及び厚さは約
１００μｍである。また、この半導体レーザ素子３のレ
ーザ出射端面は、サブマウント２上の光ファイバ９の光
軸と垂直な側面の一つと同一平面を構成するように取り
付けられており、この出射端面は光ファイバ９の端面
と、レンズ６を介して、所定の間隔を隔てて向かい合う
ようにサブマウント２上に固着されている。４，及び５
はこの半導体レーザ素子３に電流を流すためのワイヤ
で、ワイヤ４は半導体レーザ素子３の上面に、また、ワ
イヤ５はサブマウント２の半導体レーザ素子３の搭載面
である側面上に取り付けられている。
【００３１】図２はこの発明の第１の実施例による半導
体レーザ素子モジュールの組立方法を示す工程図であ
る。図において、図１と同一符号は同一または相当する
部分を示しており、３０は半導体レーザ素子の発光点、
２０はサブマウント２の半導体レーザ素子搭載面上の、
上記台座１の一主面上に載置される辺の光ファイバ９側
の端部に形成された第１の基準点、２１は半導体レーザ
素子３の上面のレーザ発光点３０の真上の位置を示す第
２の基準点で、この基準点には目視等により確認できる
マーカが設けられている。２２は半導体レーザ素子３の
台座１の一主面と対向しない側面において、レーザ発光
点３０の真横の位置を示す第３の基準点である。
【００３２】以下、半導体レーザ素子モジュールの組立
方法について説明する。まず、台座１の一主面上に写真
製版技術によりレンズ位置決め用穴７を形成し、その
後、台座１の一主面上に光ファイバ９保持用の支持台８
を固着し、上記位置決め用穴７にレンズ６を、また、支
持台８上に光ファイバ９を接着剤等により固定する。次
に、図２(a) に示すように、半導体レーザ素子３をサブ
マウント２の半導体レーザ素子３を搭載する側面の上部
から見た時の、サブマウント２の第１の基準点２０と半
導体レーザ素子３の第２の基準点２１との２点間の距
離、即ち半導体レーザ素子モジュールを組み立てた状態
での基準点２１の高さが、台座１の一主面に対するレン
ズ６の中心２３，及び光ファイバ９端面の中心の高さと
同じとなるように、顕微鏡等を利用して目視により基準
点２０，２１の位置を検出して位置決めした後、半田材
を用いてこれを固定する。この時、半導体レーザ素子３
のレーザ出射端面とサブマウント２上のレンズ６側の側
面とが同一平面内に配置されるようにする。その後、図
２(b) のように、半導体レーザ素子３の上面が台座１の
一主面と垂直となるように、また、半導体レーザ素子３
のレーザ出射端面がレンズ６を介して光ファイバ９の端
面と向かい合うように、更に半導体レーザ素子３の発光
点３０の位置を示す第３の基準点２２が、台座１の一主
面上から見て、台座１上に固定されたレンズ６の中心２
３と、光ファイバ９の端面の中心とを結んだ直線上に配
列されるようにサブマウント２を台座１の一主面上に位
置決めし、ハンダを用いて固定する。
【００３３】この後、超音波加熱等によりワイヤ４，５
をそれぞれ半導体発光素子３，サブマウント２に固定し
て、図１に示した半導体レーザ素子モジュールを得る。
通常、この半導体発光素子モジュールは、この後、プラ
スチックパッケージやセラミックパッケージ内に封止さ
れる。
【００３４】本実施例では、半導体レーザ素子３の上面
が台座１の一主面に対して垂直となるようサブマウント
２の側面上に取り付けられており、その取り付け位置を
台座１の一主面と垂直な方向に移動させることができる
ため、半導体レーザ素子３の発光点３０の高さを調整す
ることができる。従来は半導体レーザ素子の発光点の高
さは、半導体レーザ素子，及びサブマウントの厚さ，及
びそれらを固着する半田材の厚さにより決定されてお
り、製造時，及び製造後の厚さの調整が難しく、また、
製造後に厚さを調整することが困難であったため、半導
体レーザ素子の発光点を台座１の一主面と垂直方向にお
いて位置決めすることが困難であった。しかし、本実施
例においては半導体レーザ素子３のサブマウント２の側
面上への取り付け位置を調整することにより、半導体レ
ーザ素子３の発光点３０を台座１の一主面と垂直な方向
において精度良く位置決めすることが可能となる。これ
により、半導体レーザ素子３の発光点３０から出射した
レーザ光をレンズ６を経て光ファイバ９に十分に入射さ
せることができ、優れた特性の半導体レーザ素子モジュ
ールを得ることができる。
【００３５】また、本発明においては、台座１の一主面
上と垂直な方向の接着において半田材を使用する部分
は、台座１とサブマウント２の接着部のみの一箇所であ
るので、厚さのコントロールの難しい半田を用いること
によって起こる半導体レーザ素子３の発光点３０の台座
１の一主面上と垂直な方向における位置決め精度のずれ
を小さくすることができる。
【００３６】また、台座１の一主面と平行な面内におけ
る半導体レーザ素子３の発光点３０の位置決めは、半導
体レーザ素子３を取り付けたサブマウント２の台座１の
一主面上における取り付け位置を、第３の基準点２２を
利用して、半導体レーザ素子３の発光点３０が所定の位
置に来るよう調節することにより、従来の半導体レーザ
素子モジュールと同様に行うことが可能である。
【００３７】このように本実施例によれば、半導体レー
ザ素子３をサブマウント２の側面上に位置決めして取り
付け、このサブマウント２を台座１の一主面上に、その
側面が台座１の一主面と垂直となるよう取り付けたか
ら、半導体レーザ素子３を台座の一主面と垂直な方向に
おいて容易に位置決めすることができ、半導体レーザ素
子の発光点から出射したレーザ光をレンズを経て光ファ
イバに十分に入射させることができ、これにより優れた
特性の半導体レーザ素子モジュールを容易に得ることが
できる。
【００３８】実施例２．図３は本発明の第２の実施例に
よる半導体レーザ素子モジュールの組立方法において、
特にサブマウントに半導体レーザ素子を取り付ける際の
位置決め工程を示す図である。図において、図２と同一
符号は同一又は相当する部分を示しており、１０は拡大
用レンズ、１１はテレビカメラで、このテレビカメラ１
１は、コンピュータ（図示せず）を介して半導体レーザ
素子３をサブマウント２上に取り付ける装置（図示せ
ず）に接続されており、レンズ１０と共に光学的位置決
め装置１４，いわゆるビジョンシステム（Vision Syste
m ）を構成している。上記第１の実施例では、半導体レ
ーザ素子３をサブマウント２に取り付ける工程は、半導
体レーザ素子３とサブマウント２の位置決めの方法を、
顕微鏡等により半導体レーザ素子３の基準点２１とサブ
マウント２の基準点２０の位置を目視しながら、手，ま
たは取付け装置等により半導体レーザ素子３の取り付け
位置を調整して行うものとしたが、本実施例において
は、この半導体レーザ素子３の基準点２１とサブマウン
ト２の基準点２０の位置決めを、拡大光学系（レンズ）
１０とテレビカメラ１１を用いた光学的位置決め装置１
４を用いて行うようにしたものである。
【００３９】次に、光学的位置決め装置による位置決め
方法について説明する。まず、上記第１の実施例におい
て示したサブマウント２の側面上の第１の基準点２０，
及び半導体レーザ素子３の上面の第２の基準点２１に、
テレビカメラ１１によって位置検出可能な金属膜等から
なるマーカを設けておく。次に、この基準点２０，及び
基準点２１の位置関係をレンズ１０を通して拡大してテ
レビカメラ１１によって捉え、このデータをコンピュー
タに送る。コンピュータにおいてこのデータをソフトウ
エアを用いて分析し、上記サブマウント２の基準点２０
に対して上記半導体レーザ素子３の基準点２１が所定の
位置に配置されるように半導体レーザ素子３を取り付け
る装置を動かす。この動作を繰り返すことにより半導体
レーザ素子３の基準点２１と、サブマウント２の基準点
２０が上記第１の実施例に示したような位置関係と同様
の位置関係となるように半導体レーザ素子３を取り付け
ることができ、この結果、半導体レーザ素子３の発光点
３０を台座１の一主面と垂直な方向において位置決めす
ることができる。
【００４０】このように、本実施例においては、サブマ
ウント２上への半導体レーザ素子３の位置決めを拡大光
学系１０とテレビカメラ１１を用いた光学的位置決め装
置１４により自動的に高精度に行うことができるから、
容易に高性能な半導体レーザ素子モジュールを得ること
ができる。
【００４１】実施例３．図４は本発明の第３の実施例に
よる半導体レーザ素子モジュールの主要部の構造を示す
図である。図において、３は半導体レーザ素子，２はサ
ブマウントである。この半導体レーザ素子３のサブマウ
ント２に載置される面には、共振器長方向に伸びる段差
が写真製版技術を利用して形成されている。また、サブ
マウント２の半導体レーザ素子３を搭載する面には、上
記半導体レーザ素子３の段差に係合する段差が写真製版
技術を利用して形成されている。この半導体レーザ素子
３の段差，及びサブマウント２の段差は、両者を係合さ
せて半導体レーザ素子３をサブマウント２に取り付けた
ときに、半導体レーザ素子３の発光点３０が台座１の一
主面と垂直な方向において所定の位置に位置決めされる
ような位置にそれぞれ形成されている。本第３の実施例
は、図４のように、サブマウント２と半導体レーザ素子
３のそれぞれの接着される面の所定の位置に、あらかじ
め写真製版技術を用いて段差を形成しておき、この段差
を互いに係合させるようにして固定することで、上記第
１，第２の実施例において示したように、基準点２０，
２１を光学的に検出して半導体レーザ素子３の発光点３
０を台座１の一主面と垂直な方向において位置決めする
ことなく、半導体レーザ素子３を台座１の一主面と垂直
な方向において位置決めするものである。
【００４２】本実施例においては、サブマウント２の段
差に半導体レーザ素子３の段差を係合させて取り付ける
ことにより、半導体レーザ素子３の光学的な位置検出を
行うことなく、半導体レーザ素子３を台座１の一主面と
垂直な方向において位置決めすることができるから、サ
ブマウント２に半導体レーザ素子３を位置決めして取り
付ける工程を容易に行うことができる。また、台座１の
一主面から半導体レーザ素子３の発光点３０までの高さ
の精度は、段差を形成する際の加工精度で決定される
が、写真製版技術の加工精度は高いため、発光点３０を
高精度に位置決めすることができる。
【００４３】このように本実施例によれば、サブマウン
ト２の側面，及び半導体レーザ素子３の上記サブマウン
ト２の側面に載置される面に段差を形成し、この段差を
係合させて半導体レーザ素子３を、サブマウント２に取
りつけるようにしたから、半導体レーザ素子３につき、
台座１の一主面と垂直な方向において高精度な位置決め
をすることができ、優れた特性の半導体レーザ素子モジ
ュールを容易に得ることができる。
【００４４】実施例４．図５は本発明の第４の実施例に
よる半導体レーザ素子モジュールの構造を示す斜視図で
あり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する
部分を示しており、１２は台座１の一主面上に写真製版
技術を用いて形成された位置決め用突起で、サブマウン
ト２の側面に取り付けた半導体レーザ素子３に達し、か
つ、発光点３０に達しない高さとなるよう調整されてい
る。また、この位置決め用突起１２は、その一部分に半
導体レーザ素子３の上面とレーザ出射端面とがなす角部
の一部分に係合する凹部が形成されており、この凹部に
半導体レーザ素子３を係合させることにより、該半導体
レーザ素子３の発光点３０を台座１の一主面上からみて
レンズ６の中心２３と光ファイバ９の端面の中心とを結
んだ直線上に、レンズ６の中心２３と所定の間隔を隔て
て配置できるように台座１の一主面上の所定の位置に形
成されている。
【００４５】本実施例は、半導体レーザ素子３を取り付
けたサブマウント２を台座１の基準面上に、上記位置決
め突起部１２の凹部に半導体レーザ素子３の上面とレー
ザ出射端面とがなす角部の一部分を係合させるように取
りつけるものであり、上記第１の実施例のように、サブ
マウント２を光学的な手段を用いることなく、台座１上
に容易に位置決めして取りつけることができる。
【００４６】また、写真製版技術の加工精度は高いた
め、位置決めのための突起を精度良く所定の位置に形成
することが可能となるため、発光点を高精度に位置決め
することができる。
【００４７】このように本実施例によれば、台座１の一
主面上に写真製版技術を利用して位置決め用の突起１２
を形成し、該突起に半導体レーザ素子３の一部を係合さ
せて半導体レーザ素子１２を、台座１の一主面と平行な
面内において位置決めするようにしたから、優れた特性
の半導体レーザ素子モジュールを容易に得ることができ
る。
【００４８】実施例５．図６は本発明の第５の実施例に
よる半導体レーザ素子モジュールの構造を示す図であ
り、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部
分を示しており、３ａは半導体レーザ素子、１３は金属
膜等からなる位置検出用マーカである。
【００４９】次に、半導体レーザ素子３ａへの位置検出
用マーカ１３の形成方法について説明する。まず、同一
の半導体基板（図示せず）上に複数の半導体レーザを形
成した後、モジュールを組み立てた時に台座１の一主面
側から観察可能な半導体レーザ素子３ａの側面となる部
分にエッチング等により溝を形成する。この溝の側面部
の、発光点３０の位置を示す部分に、写真製版技術によ
り金属膜等からなるマーカ１３を形成する。その後、素
子ごとに切り離して半導体レーザ素子３ａを得る。
【００５０】本実施例は半導体レーザ素子３ａの側面に
形成した位置検出マーカ１３により、半導体レーザ素子
３ａの台座１の一主面と平行な面内における位置決めを
行うものである。上記第１の実施例において、図２(b)
で示した基準点２２を光学的に検出して位置決めする
際、基準点２２は通常、半導体結晶面となり、必ずしも
平坦ではないため、位置検出が困難となる場合がある
が、基準点２２の代わりに位置検出マーカ１３を設ける
ことにより位置検出を容易に行うことができる。
【００５１】このように本実施例によれば、位置検出マ
ーカを半導体レーザ素子に形成し、これにより半導体レ
ーザ素子の位置決めを行うようにしたから、半導体レー
ザ素子の位置検出を容易に行うことができ、半導体レー
ザ素子の位置決めを正確に、かつ容易に行うことが可能
となる。
【００５２】なお、発光点の位置を示すマーカは、半導
体レーザ素子の発光点の位置が半導体レーザ素子の側面
から認識できるものであればよいので、図８に示すよう
に、半導体レーザ素子３ｂの上面に金属膜等の電極を形
成する際に、金属膜等の電極の延長として同時に形成す
るようにしてもよい。
【００５３】また、上記各実施例では、半導体レーザ素
子モジュールの部品として、シリコン基板を加工した台
座，ＳｉＣサブマウント，ＩｎＧａＡｓＰ半導体発光素
子，ＳｉＣ支持台等を用いた場合について説明したが、
本発明は他の材料を用いた部品により構成される半導体
レーザ素子モジュールについても適用でき、同様の効果
を奏する。
【００５４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、半導体
レーザ素子をサブマウントの台座の一主面と垂直な一側
面上に配置したから、半導体レーザ素子を、台座の一主
面と垂直な方向において精度良く，しかも簡単に位置決
めすることができ、低コストで高性能な半導体レーザ素
子モジュールが得られる効果がある。
【００５５】また、この発明によれば、上記半導体レー
ザ素子の上記サブマウント側面と接する面上に形成され
た段差部と、上記サブマウントの上記半導体レーザ素子
を搭載する側面上に上記半導体レーザの段差部と係合可
能に形成された段差部とを係合させて、上記半導体レー
ザ素子を上記サブマウントの一側面上に配置したから、
半導体レーザ素子を、台座の一主面と垂直な方向におい
て容易に位置決めすることができ、低コストで高性能な
半導体レーザ素子モジュールが得られる効果がある。
【００５６】また、この発明によれば、上記台座の一主
面上の所定の位置に上記半導体レーザ素子と当接可能な
高さに形成された突起部を形成し、上記半導体レーザ素
子の一部を上記突起部に当接するよう配置したから、半
導体レーザ素子を、台座の一主面と平行な平面内の所定
の方向において容易に位置決めすることができ、低コス
トで高性能な半導体レーザ素子モジュールが得られる効
果がある。
【００５７】また、この発明によれば、上記半導体レー
ザ素子を、該半導体レーザ素子の上面、及び共振器端面
のそれぞれのある部位が上記突起部に当接するように配
置したから、半導体レーザ素子を、上記台座一主面上で
その共振器長方向，及びこれと垂直な方向において位置
決めすることができ、低コストで高性能な半導体レーザ
素子モジュールが得られる効果がある。
【００５８】また、この発明によれば、上記半導体レー
ザ素子の上記台座の一主面側から観察可能な側面上に位
置検出用のマーカを設けるようにしたから、半導体レー
ザ素子を、台座の一主面と平行な平面内のある方向にお
いて容易に位置決めすることができ、低コストで高性能
な半導体レーザ素子モジュールが得られる効果がある。
【００５９】また、この発明によれば、上記半導体レー
ザ素子上面の所定位置に位置表示用マーカを形成すると
ともに、上記サブマウントの上記レーザ素子取付け面上
の、上記台座一主面上に載置される辺上の所定位置にマ
ーカを形成し、上記半導体レーザ素子の共振器長方向と
垂直な面内でのサブマウントの素子取付け面と平行な方
向における、上記半導体レーザ素子の位置表示用マーカ
とサブマウントの位置表示用マーカとの距離が、上記レ
ンズの中心の上記レンズの中心の上記台座上の高さ寸法
となるよう、上記半導体レーザ素子を上記サブマウント
の一側面上に取りつけるようにしたから、半導体レーザ
素子を、台座の一主面と垂直な方向において、容易に位
置決めすることができ、低コストで高性能な半導体レー
ザ素子モジュールが得られる効果がある。
【００６０】また、この発明によれば、光学的位置決め
装置を用いて、上記半導体レーザ素子を上記サブマウン
トへ取り付けるようにしたから、半導体レーザ素子を、
台座の一主面と垂直な方向において容易に、かつ、正確
に位置決めすることができ、低コストで高性能な半導体
レーザ素子モジュールが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による半導体レーザ素
子モジュールの構造を示す側面図（図１(a) ），および
上面図（図１(b) ）である。
【図２】この発明の第１の実施例による半導体レーザ素
子モジュールの組立方法を示す図である。
【図３】この発明の第２の実施例による半導体レーザ素
子モジュールの組立方法の一工程を示す図である。
【図４】この発明の第３の実施例による半導体レーザ素
子モジュールの組立方法の一工程を示す図である。
【図５】この発明の第４の実施例による半導体レーザ素
子モジュールの組立方法の一工程を示す図である。
【図６】この発明の第５の実施例による半導体レーザ素
子モジュールの半導体レーザ素子の構造を示す斜視図で
ある。
【図７】従来の半導体レーザ素子モジュールの構造を示
す側面図である。
【図８】上記第５の実施例による半導体レーザ素子モジ
ュールの半導体レーザ素子の変形例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
１，１０１ 台座 ２，１０２ サブマウント ３，３ａ，３ｂ，１０３ 半導体レーザ素子 ４，１０４ ワイヤ ５，１０５ ワイヤ ６，１０６ レンズ ７，１０７ レンズ位置決め用穴 ８，１０８ 光ファイバ支持台 ９，１０９ 光ファイバ １０ 拡大用レンズ １１ テレビカメラ １２ 半導体レーザ素子およびサブマウント位置
決め用突起 １３，１３ａ 位置検出用マーカ １４ ビジョンシステム ２０ 第１の基準点 ２１ 第２の基準点 ２２ 第３の基準点 ３０ 発光点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年１２月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】また、台座１０１の高さ方向においては、
厚さに誤差のある半田材により接着する部分が、上記の
ようにサブマウント１０２と台座１０１の間と、サブマ
ウント１０２と半導体レーザ素子１０３の間の２カ所と
なるため、半導体レーザ素子１０３の発光点の位置決め
精度を向上させることができないという問題があった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】また、この発明に係る半導体レーザ素子モ
ジュールの組立方法は、上記半導体レーザ素子上面の所
定位置に位置表示用マーカを形成するとともに、上記サ
ブマウントの上記レーザ素子取付け面上の、上記台座一
主面上に載置される辺上の所定位置にマーカを形成し、
上記半導体レーザ素子の共振器長方向と垂直な面内での
サブマウントの素子取付け面と平行な方向における上記
半導体レーザ素子の位置表示用マーカとサブマウントの
位置表示用マーカとの距離が、上記レンズの中心の上記
台座上の高さ寸法となるよう、上記サブマウントの一側
面上に上記半導体レーザ素子を取付けるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】以下、半導体レーザ素子モジュールの組立
方法について説明する。まず、台座１の一主面上に写真
製版技術によりレンズ位置決め用穴７を形成し、その
後、台座１の一主面上に光ファイバ９保持用の支持台８
を固着し、上記位置決め用穴７にレンズ６を、また、支
持台８上に光ファイバ９を接着剤等により固定する。次
に、図２(a) に示すように、半導体レーザ素子３をサブ
マウント２の半導体レーザ素子３を搭載する側面の上部
から見た時の、サブマウント２の第１の基準点２０と半
導体レーザ素子３の第２の基準点２１との２点間の距
離、即ち半導体レーザ素子モジュールを組み立てた状態
での基準点２１の高さが、台座１の一主面に対するレン
ズ６の中心２３，及び光ファイバ９端面の中心の高さと
同じとなるように、顕微鏡等を利用して目視により基準
点２０，２１の位置を検出して位置決めした後、半田材
を用いてこれを固定する。この時、半導体レーザ素子３
のレーザ出射端面とサブマウント２上のレンズ６側の側
面とが同一平面内に配置されるようにする。その後、図
２(c) のように、半導体レーザ素子３の上面が台座１の
一主面と垂直となるように、また、半導体レーザ素子３
のレーザ出射端面がレンズ６を介して光ファイバ９の端
面と向かい合うように、更に半導体レーザ素子３の発光
点３０の位置を示す第３の基準点２２が、台座１の一主
面上から見て、台座１上に固定されたレンズ６の中心２
３と、光ファイバ９の端面の中心とを結んだ直線上に配
列されるようにサブマウント２を台座１の一主面上に位
置決めし、ハンダを用いて固定する。

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体レーザ素子，サブマウント，レン
    ズおよび光ファイバを、台座の一主面上に配置してなる
    半導体レーザ素子モジュールにおいて、 上記半導体レーザ素子は上記台座の一主面と垂直な上記
    サブマウントの側面上に配置されており、 上記半導体レーザ素子，サブマウント，レンズおよび光
    ファイバは、上記半導体レーザ素子から出射される光が
    上記レンズを経て上記光ファイバの端部の所定の位置に
    入射するよう位置決めされていることを特徴とする半導
    体レーザ素子モジュール。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザ素子モジュ
    ールにおいて、 上記半導体レーザ素子は、その上記サブマウント側面と
    接する面上に形成された段差部を有しており、 上記サブマウントは、上記半導体レーザ素子を搭載する
    側面上に上記半導体レーザの段差部と係合可能に形成さ
    れた段差部を有しており、 上記半導体レーザ素子は、その段差部を、上記サブマウ
    ントの段差部に係合させて上記サブマウント側面上で位
    置決めして、その上記台座一主面上での高さ位置を規定
    してあることを特徴とする半導体レーザ素子モジュー
    ル。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体レーザ素
    子モジュールにおいて、 上記台座は、その一主面上の所定の位置に上記半導体レ
    ーザ素子と当接可能な高さに形成された突起部を有して
    おり、 上記半導体レーザ素子は、その一部を上記突起部に当接
    させて、上記台座一主面と平行な所定の方向において位
    置決めされていることを特徴とする半導体レーザ素子モ
    ジュール。
  4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体レーザ素子モジュ
    ールにおいて、 上記半導体レーザ素子は、その上記台座上の突起部との
    当接により、上記台座一主面上でその共振器長方向及び
    これと垂直な方向において位置決めされていることを特
    徴とする半導体レーザ素子モジュール。
  5. 【請求項５】 請求項１または２記載の半導体レーザ素
    子モジュールにおいて、 上記半導体レーザ素子は、その上記台座一主面側から観
    察可能な側面上に形成された位置検出用のマーカを有し
    ていることを特徴とする半導体レーザ素子モジュール。
  6. 【請求項６】 半導体レーザ素子，サブマウント，レン
    ズおよび光ファイバを、台座の一主面上に配置する半導
    体レーザ素子モジュールの組立方法において、 台座の一主面上にレンズを取り付ける工程と、 上記台座一主面上に光ファイバをその光入射側端面が上
    記レンズに対向するよう取り付ける工程と、 サブマウントの一側面上に半導体レーザ素子を、その下
    面が上記サブマウント一側面に面するよう取り付ける工
    程と、 上記サブマウントを、そのレーザ素子取付け面が上記台
    座の一主面に対して垂直となるよう上記台座の一主面上
    に配置し、該サブマウントを、上記半導体レーザ素子か
    ら出射される光が上記レンズを経て上記光ファイバの光
    入射側端面の所定部位に入射するよう上記台座の一主面
    上で位置決めし、取付ける工程とを含むことを特徴とす
    る半導体レーザ素子モジュールの組立方法。
  7. 【請求項７】 請求項６記載の半導体レーザ素子モジュ
    ールの組立方法において、 上記半導体レーザ素子上面の所定位置に位置表示用マー
    カを形成するとともに、上記サブマウントのレーザ素子
    取付け面上の、上記台座一主面上に載置される辺上の所
    定位置に位置表示用マーカを形成し、 上記半導体レーザ素子の上記サブマウントへの取付け
    は、 上記半導体レーザ素子の共振器長方向と垂直な面内での
    サブマウントの素子取付け面と平行な方向における、上
    記半導体レーザ素子の位置表示用マーカとサブマウント
    の位置表示用マーカとの距離が、上記レンズの中心の上
    記台座上の高さ寸法となるよう行うことを特徴とする半
    導体レーザ素子モジュールの組立方法。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の半導体レーザ素子モジュ
    ールの組立方法において、 上記半導体レーザ素子の上記サブマウントへの取付け
    は、上記半導体レーザ素子及びサブマウントの位置表示
    用マーカを検出し、該マーカの位置情報に基づいて上記
    半導体レーザ素子を上記サブマウントに対して位置決め
    する光学的位置決め装置を用いて行うことを特徴とする
    半導体レーザ素子モジュールの組立方法。
  9. 【請求項９】 請求項６記載の半導体レーザ素子モジュ
    ールの組立方法において、 上記半導体レーザ素子の上記サブマウント側面と接する
    面上に段差部を形成するとともに、上記サブマウント
    の、半導体レーザ素子を搭載する側面上に上記半導体レ
    ーザの段差部と係合可能な段差部を形成し、 上記半導体レーザ素子の上記サブマウントへの取付け
    は、 上記半導体レーザ素子の段差部を、上記サブマウントの
    段差部に係合させて上記サブマウント側面上で位置決め
    して行うことを特徴とする半導体レーザ素子モジュール
    の組立方法。
  10. 【請求項１０】 請求項６ないし９のいずれかに記載の
    半導体レーザ素子モジュールの組立方法において、 上記台座一主面上の所定位置に上記半導体レーザ素子と
    当接可能な高さに突起部を形成し、 上記サブマウントの上記台座上への取付けは、上記半導
    体レーザ素子の一部を上記突起部に当接させて、上記台
    座一主面と平行な所定の方向において位置決めして行う
    ものであることを特徴とする半導体レーザ素子モジュー
    ルの組立方法。
  11. 【請求項１１】 請求項６ないし９のいずれかに記載の
    半導体レーザ素子モジュールの組立方法において、 上記半導体レーザ素子を上記台座の一主面上に配置した
    状態で、上記台座一主面側から観察可能な半導体レーザ
    素子の側面上に位置検出用のマーカを形成し、 上記サブマウントの上記台座上への取付けは、上記半導
    体レーザ素子の位置検出用マーカが所定の位置に位置す
    るよう行うことを特徴とする半導体レーザ素子モジュー
    ルの組立方法。
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