JPH07119857B2 - Semiconductor laser module and alignment method thereof - Google Patents
Semiconductor laser module and alignment method thereofInfo
- Publication number
- JPH07119857B2 JPH07119857B2 JP1503006A JP50300689A JPH07119857B2 JP H07119857 B2 JPH07119857 B2 JP H07119857B2 JP 1503006 A JP1503006 A JP 1503006A JP 50300689 A JP50300689 A JP 50300689A JP H07119857 B2 JPH07119857 B2 JP H07119857B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- housing
- light
- semiconductor laser
- focusing lens
- 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
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体レーザと光ファイバとを光結合させる
半導体レーザモジュール、及び該半導体レーザモジュー
ルの構成要素の位置合わせ方法に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor laser module that optically couples a semiconductor laser and an optical fiber, and a method of aligning components of the semiconductor laser module.
小さいコア径（例えば10μｍ）のシングルモード光ファ
イバは、伝送損失が小さく、且つ広帯域に適用できるの
で、近年の光通信用の伝送路として広く採用されつつあ
る。A single mode optical fiber having a small core diameter (for example, 10 μm) has a small transmission loss and can be applied to a wide band, and thus is being widely adopted as a transmission line for optical communication in recent years.
長距離伝送する場合には、広がり角をもって出射される
半導体レーザの出射光を、小さな光ファイバの入射面
に、高い光結合度で接続することが要求される。In the case of long-distance transmission, it is required that the emitted light of a semiconductor laser emitted with a divergence angle be connected to the incident surface of a small optical fiber with a high degree of optical coupling.
さらにまた、光伝送路の接続部、あるいは光伝送路に挿
入した光デバイス部分で、光が反射してその反射光が半
導体レーザに帰還すると、発振が不安定になり、その結
果光信号に含まれる雑音が増加する。したがって、上記
の半導体レーザモジュールに、アイソレーションの機能
を有することが要求されている。Furthermore, when light is reflected at the connection part of the optical transmission line or the optical device part inserted in the optical transmission line and the reflected light returns to the semiconductor laser, the oscillation becomes unstable, and as a result, it is included in the optical signal. The noise that is generated increases. Therefore, the above semiconductor laser module is required to have an isolation function.
更にまた、半導体レーザモジュールを構成する、半導体
レーザ、コリメートレンズ、集束レンズ等の構成要素は
相互に精度よく配置して、半導体レーザから出射される
レーザ光が高い結合効率でもって光ファイバに導入され
るようにしなければならない。Furthermore, the components of the semiconductor laser module, such as the semiconductor laser, the collimator lens, and the focusing lens, are arranged with high precision, and the laser light emitted from the semiconductor laser is introduced into the optical fiber with high coupling efficiency. Must be done.
従来、公知の半導体レーザモジュールは、レーザ光を出
射する半導体レーザチップと、該レーザ光を平行光に変
換するコリメートレンズと、平行にされた該レーザ光を
集束させる中心軸を有する集束形レンズと、光軸を有し
かつ前記集束レンズからのレーザ光が入射される入射端
面が傾斜している光ファイバとを含んで成る。このよう
な光ファイバの傾斜端面は入射面でレーザ光が反射して
半導体レーザ側へ戻るのを防止するのに有利である。Conventionally known semiconductor laser modules include a semiconductor laser chip that emits laser light, a collimator lens that converts the laser light into parallel light, and a focusing lens having a central axis that focuses the parallelized laser light. , An optical fiber having an optical axis and having an inclined incident end face on which the laser light from the focusing lens is incident. Such an inclined end surface of the optical fiber is advantageous in preventing the laser light from being reflected by the incident surface and returning to the semiconductor laser side.
本発明の目的は、半導体レーザチップから出射されたレ
ーザ光が入力端面で反射した場合であっても半導体レー
ザチップへ戻るのが防止される半導体レーザモジュール
及びその構成要素の位置合わせ方法を提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a semiconductor laser module and a method of aligning the constituent elements thereof, in which the laser light emitted from the semiconductor laser chip is prevented from returning to the semiconductor laser chip even when reflected by the input end face. That is.
本発明の他の目的は、半導体レーザチップ、コリメート
レンズ、集束形レンズ、及び光ファイバ等の構成要素の
位置を相互に関して容易かつ正確に調整できかつ固定す
ることのできる半導体レーザモジュール及びその構成要
素の位置合わせ方法を提供することである。Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser module capable of easily and accurately adjusting and fixing the positions of components such as a semiconductor laser chip, a collimating lens, a focusing lens, and an optical fiber, and the components thereof. It is to provide a registration method of the.
本発明によれば、レーザ光を出射する半導体レーザチッ
プと、該レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ
と、平行にされた該レーザ光を集束させる中心軸を有す
る集束形レンズと、光軸を有しかつ前記集束レンズから
のレーザ光が入射される入射端面が傾斜している光ファ
イバとを含んで成る半導体レーザモジュールにおいて、
前記集束形レンズは、該集束形レンズに入力されるコリ
メートされた平行光が該集束形レンズの前記中心軸から
離れた光軸を有するらうに配置され、かつレーザ光が前
記光ファイバの光軸に沿って該光ファイバに入力される
ように、該光ファイバはコリメートされた前記平行光に
平行に配置され、前記集束形レンズは、中心軸を有する
第１の集束形レンズと中心軸を有する第２の集束レンズ
とから成り、前記コリメートレンズからの平行光はまず
第１の集束形レンズに入射され、その出射光の光軸を第
１の集束形レンズの前記中心軸と平行となし、第２の集
束形レンズに入射される前記レーザ光は該第２の集束形
レンズからの出射光が前記光ファイバの光軸に沿って該
光ファイバに入射されるように該第２の集束形レンズ内
で屈折させることを特徴とする。According to the present invention, a semiconductor laser chip that emits laser light, a collimator lens that converts the laser light into parallel light, a focusing lens that has a central axis that focuses the parallelized laser light, and an optical axis And a semiconductor laser module comprising an optical fiber having an inclined incident end surface on which the laser light from the focusing lens is incident,
The focusing lens is arranged such that the collimated parallel light input to the focusing lens has an optical axis away from the central axis of the focusing lens, and the laser light is the optical axis of the optical fiber. The optical fiber is arranged parallel to the collimated collimated light so as to be input to the optical fiber along with the focusing lens having a first focusing lens having a central axis and a central axis. A second focusing lens, parallel light from the collimating lens is first incident on the first focusing lens, the optical axis of the emitted light is parallel to the central axis of the first focusing lens, The laser beam incident on the second focusing lens is of the second focusing type so that the light emitted from the second focusing lens is incident on the optical fiber along the optical axis of the optical fiber. Refraction in the lens And it features.
本発明の更に他の実施例では、前記半導体チップと前記
コリメートレンズを１つの第１のハウジング内に収容
し、前記第１の集束形レンズを１つの第２のハウジング
内に収容し、前記第２の集束形レンズを１つの第３のハ
ウジング内に収容し、前記光ファイバを１つの第４のハ
ウジング内に収容し、前記第１のハウジングと前記第２
のハウジングが、前記第１の集束レンズからの出射光が
前記第１の集束レンズの軸心と平行となるように相互に
接続され、前記第３のハウジングと前記第４のハウジン
グが、前記光ファイバ軸心に光が入射するように、前記
第３のハウジングの軸心に対し入射する光が該第３のハ
ウジングの軸心に平行となるように相互に接続され、前
記第２のハウジングと前記第３のハウジングとが前記平
行光線が一致するように相互に接続されてなることを特
徴とする。In still another embodiment of the present invention, the semiconductor chip and the collimating lens are housed in one first housing, the first focusing lens is housed in one second housing, and the first focusing lens is housed in the first housing. Two focusing lenses are housed in one third housing, the optical fiber is housed in one fourth housing, and the first housing and the second housing are housed.
Are connected to each other such that the light emitted from the first focusing lens is parallel to the axis of the first focusing lens, and the third housing and the fourth housing The light incident on the axis of the third housing is interconnected so that the light is incident on the axis of the fiber and is parallel to the axis of the third housing. The third housing and the third housing are connected to each other so that the parallel rays coincide with each other.
前記第２のハウジングと前記第３のハウジングとの間の
軸方向の間隔は、前記第３のハウジング内に収容された
第２の集束形レンズからの出射光が前記第４のハウジン
グ内の光ファイバの傾斜端面のコア軸心位置に集束する
ように調整されるのが望ましい。The axial distance between the second housing and the third housing is such that the light emitted from the second focusing lens housed in the third housing is the light in the fourth housing. It is desirable to adjust so as to focus on the core axial position of the inclined end face of the fiber.
本発明の更に他の実施例では、前記半導体レーザチップ
及びコリメートレンズを取り付ける手段を含み、該取付
手段は：前記コリメートレンズを固定・保持する、外周
面にネジ山が形成された円筒形状のレンズホルダと、該
レンズホルダの外周ネジ部に係合する内周ネジ部を有す
るスペーサ部材と、該スペーサ部材を固定・接着する平
坦面を有する、前記半導体レーザチップを固定・保持す
るチップキャリアと、前記レンズホルダをスペーサへ、
該スペーサを前記チップキャリアにそれぞれ溶接により
固定する手段とを含んでなることを特徴とする。In still another embodiment of the present invention, means for mounting the semiconductor laser chip and the collimating lens is provided, wherein the mounting means is: a cylindrical lens having a thread formed on an outer peripheral surface for fixing and holding the collimating lens. A holder; a spacer member having an inner peripheral threaded portion that engages with an outer peripheral threaded portion of the lens holder; and a chip carrier for fixing and holding the semiconductor laser chip having a flat surface for fixing and adhering the spacer member, The lens holder to the spacer,
Means for fixing the spacers to the chip carriers by welding, respectively.
本発明の別の特徴事項として、レーザ光を出射する半導
体レーザチップと、該レーザ光を平行光に変換するコリ
メートレンズと、平行にされた該レーザ光を集束させる
第１の集束形レンズ及び第２の集束形レインズと、光軸
を有しかつ前記集束レンズからのレーザ光が入射される
入力端面が傾斜されている光ファイバとを含んで成り、
前記第２の集束形レンズを光ファイバの前記入射端面に
対向して配置し、前記第１の集束形レンズを前記コリメ
ートレンズの出射端側に配置した半導体レーザモジュー
ルにおいて、前記第２の集束形レンズの入射端側にモニ
タ装置を配置し、前記光ファイバの出力端よりの光を入
射させ、かつ前記第２の集束形レンズを回転させて、前
記モニタ装置内で光が所定の円を描くようにし、前記第
２の集束形レンズの位置を前記光ファイバの光軸に関し
て半径方向に調整することにより光が前記円の中心に位
置せしめるようにする、及び／又は、前記第１の集束形
レンズの出射側にモニタ装置を配置し、前記レーザチッ
プからの出射光を前記コリメートレンズ、前記第１の集
束形レンズを介して、前記モニタ装置に入力し、前記第
１の集束形レンズを回転させて、レーザ光が前記モニタ
装置内で所定の円を描くようにし、該レーザ光が前記円
の中心に位置するように前記第１の集束形レンズを半径
方向に調整することを特徴とする半導体レーザモジュー
ルの位置合わせ方法が提供される。Another feature of the present invention is a semiconductor laser chip that emits laser light, a collimator lens that converts the laser light into parallel light, a first focusing lens that focuses the parallelized laser light, and And 2) a focusing lens, and an optical fiber having an optical axis and having an inclined input end face on which the laser light from the focusing lens is incident,
In the semiconductor laser module, wherein the second focusing lens is arranged so as to face the incident end surface of the optical fiber, and the first focusing lens is arranged on the exit end side of the collimator lens, the second focusing lens is provided. A monitor device is arranged on the incident end side of the lens, light from the output end of the optical fiber is made incident, and the second focusing lens is rotated so that the light draws a predetermined circle in the monitor device. Adjusting the position of the second focusing lens in the radial direction with respect to the optical axis of the optical fiber so that the light is positioned at the center of the circle and / or the first focusing lens. A monitor device is disposed on the emission side of the lens, and the light emitted from the laser chip is input to the monitor device via the collimator lens and the first focusing lens, and the first focusing lens is provided. Rotating so that the laser light draws a predetermined circle in the monitor device, and adjusting the first focusing lens in the radial direction so that the laser light is located at the center of the circle. A method of aligning a semiconductor laser module is provided.
本発明の更に別の特徴事項として、レーザ光を出射する
半導体レーザチップと、該レーザ光を平行光に変換する
コリメートレンズと、光アイソレータと、分割屈折率分
布形レンズの前部と、分割屈折率分布形レンズ（即ち、
グリンロッドレンズ）の後部と、光軸及び傾斜入力端面
を有する光ファイバとの順序で配置された光ファイバモ
ジュールにおいて、 前記半導体レーザチップと、前記コリメートレンズと、
前記光アイソレータとを所定位置に結合するレーザ側ア
ンセブリと、前記分割屈折率分布形レンズの前部を固定
・保持する手段を備えた中間アセンブリと、前記光ファ
イバを固定・保持する内側シリンダと、該内側シリンダ
が軸方向に調節可能に挿入される外側シリンダと、前記
分割屈折率分布形レンズの後部を固定・保持する円筒形
レンズホルダとを具備するファイバ側アセンブリとを備
え、前記円筒形レンズホルダは前記光ファイバの光軸に
関し半径方向に調節可能に前記内側シリンダに取り付け
られ、かつ前記レーザ側アセンブリは中間レンズアセン
ブリに、該中間レンズアセンブリは前記ファイバ側アセ
ンブリにそれぞれ固定されることを特徴とする半導体レ
ーザモジュールが提供される。As yet another characteristic feature of the present invention, a semiconductor laser chip that emits laser light, a collimator lens that converts the laser light into parallel light, an optical isolator, a front portion of a divided gradient index lens, and a divided refraction lens. Distributed lens (ie
An optical fiber module arranged in the order of a rear part of a green rod lens) and an optical fiber having an optical axis and an inclined input end surface, wherein the semiconductor laser chip, the collimating lens,
A laser side unsealing for coupling the optical isolator to a predetermined position, an intermediate assembly including means for fixing and holding the front part of the divided gradient index lens, an inner cylinder for fixing and holding the optical fiber, An outer cylinder into which the inner cylinder is axially adjustably inserted; and a fiber side assembly including a cylindrical lens holder for fixing and holding a rear portion of the split gradient index lens, the cylindrical lens A holder is attached to the inner cylinder so as to be adjustable in a radial direction with respect to an optical axis of the optical fiber, and the laser side assembly is fixed to an intermediate lens assembly, and the intermediate lens assembly is fixed to the fiber side assembly. A semiconductor laser module is provided.
第１図は本発明の半導体レーザモジュールの光路を示す
概略図、 第２図は他の光路を示す図、 第３図は更に他の光路を示す図、 第４図は集束形レンズと光ファイバの本発明による配置
を示す概略図、 第５図はレンズの収差（Δ）を出力角（θ2）との関係
を示す図、 第６図は分割屈折率分布形レンズの光路を示す図、 第７図は本発明による半導体レーザモジュールの一実施
例の断面図、 第８図は第７図の半導体レーザモジュールの光路を示す
図、 第９図は本発明の半導体レーザモジュールの調節手段を
示す図、 第10図は本発明による半導体レーザチップとコリメート
レンズの取付手段の概略断面図、 第11図は第10図に示す取付手段の一実施例の断面図、 第12図は第11図に示した取付手段の実施例の平面図、並
びに 第13図は半導体レーザモジュールの主要な構成要素の基
本配置を示す概略図である。1 is a schematic view showing an optical path of a semiconductor laser module of the present invention, FIG. 2 is a view showing another optical path, FIG. 3 is a view showing yet another optical path, and FIG. 4 is a focusing lens and an optical fiber. FIG. 5 is a schematic view showing the arrangement according to the present invention, FIG. 5 is a view showing the relationship between the aberration (Δ) of the lens and the output angle (θ 2 ), and FIG. 6 is a view showing the optical path of the split gradient index lens FIG. 7 is a sectional view of an embodiment of the semiconductor laser module according to the present invention, FIG. 8 is a view showing an optical path of the semiconductor laser module of FIG. 7, and FIG. 9 is an adjusting means of the semiconductor laser module of the present invention. FIG. 10, FIG. 10 is a schematic sectional view of a mounting means for a semiconductor laser chip and a collimator lens according to the present invention, FIG. 11 is a sectional view of an embodiment of the mounting means shown in FIG. 10, and FIG. 12 is shown in FIG. A plan view of the embodiment of the mounting means shown and FIG. 13 are semiconductor laser modules. 1 is a schematic diagram showing the basic arrangement of the main components of the tool.
〔発明を実施するための最良の形態〕 本発明の実施例を説明するのに先立って、第１図〜第３
図により半導体レーザモジュールの基本的な原理につい
て説明する。図において、Ａはレーザ光を出射する半導
体レーザチップ、Ｂはレーザ光を平行光に変換するコリ
メートレンズ、Ｃは平行光を集束する集束形レンズ、及
びＤは中心コアＥを有し、かつ集束形レンズからのレー
ザ光が入射される傾斜入力面を有する光ファイバを示
す。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Prior to explaining an embodiment of the present invention, FIGS.
The basic principle of the semiconductor laser module will be described with reference to the drawings. In the figure, A is a semiconductor laser chip that emits laser light, B is a collimating lens that converts the laser light into parallel light, C is a focusing lens that focuses parallel light, and D has a central core E and is a focusing lens. 2 shows an optical fiber having an inclined input surface on which laser light from a shaped lens is incident.
第２図に示すように、中心軸及びコア軸がコリメートレ
ンズＢからの平行光の光軸に一致するように、集束形レ
ンズＣと光ファイバＤが配置される場合は、入射レーザ
光は傾斜入力面にて屈折し、光ファイバＤのコア軸に沿
って透過せず、従って結合効率が減少することとなる。As shown in FIG. 2, when the focusing lens C and the optical fiber D are arranged so that the central axis and the core axis coincide with the optical axis of the parallel light from the collimating lens B, the incident laser light is inclined. It refracts at the input surface and does not pass along the core axis of the optical fiber D, thus reducing the coupling efficiency.
従って、第３図に示すように、屈折した光線が光ファイ
バＤのコア軸に沿って入射するように光ファイバＤを傾
斜して配置した場合は、集束形レンズＣが第２図と同じ
様に配置されていても、光結合の効率が向上することは
明らかである。しかしながら、光ファイバＤを集束形レ
ンズＣの中心軸に対して傾斜させて配置しなければなら
ないので、半導体レーザモジュールの構成要素を容易か
つ正確に配置することができない。Therefore, as shown in FIG. 3, when the optical fiber D is arranged so as to be inclined so that the refracted light beam is incident along the core axis of the optical fiber D, the focusing lens C is the same as in FIG. It is clear that the efficiency of photocoupling is improved even when they are arranged in the. However, since the optical fiber D must be arranged so as to be inclined with respect to the central axis of the focusing lens C, the constituent elements of the semiconductor laser module cannot be arranged easily and accurately.
従って、本発明によれば、第１図に示すように、集束形
レンズＣに入力される平行光の中心軸が集束形レンズＣ
の中心軸から隔てるように集束形レンズＣを配置し、こ
の隔たりにより、光ファイバＤは第２図と同様にそのコ
ア軸がコリメートレンズＢからの平行光の光軸と平行に
配置できるにもかかわらず、入射されるレーザ光が傾斜
入射面が屈折して光ファイバＤのコア軸に沿って透過で
きるようになる。従って、光結合効率が向上しかつ半導
体レーザモジュールの構成要素を容易かつ正確に配置で
きるようになる。Therefore, according to the present invention, as shown in FIG. 1, the central axis of the parallel light input to the focusing lens C is the focusing lens C.
The focusing lens C is arranged so as to be separated from the central axis of the optical fiber D. Due to this separation, the core axis of the optical fiber D can be arranged parallel to the optical axis of the parallel light from the collimating lens B as in FIG. Regardless, the incident laser light is refracted at the inclined incident surface and can be transmitted along the core axis of the optical fiber D. Therefore, the optical coupling efficiency is improved and the constituent elements of the semiconductor laser module can be arranged easily and accurately.
光ファイバと集束形レンズとの相対的位置関係は第４図
及び第５図を参考にして次に述べるような基本的な幾何
学的計算により求めることができる。原理的には、光線
は左側から右側へ、又はその逆のいずれかの方向へ進む
が、第４図において光線はいずれの場合も光の光路はま
ったく同一である。The relative positional relationship between the optical fiber and the focusing lens can be obtained by the basic geometric calculation as described below with reference to FIGS. 4 and 5. In principle, the ray travels either from left to right or vice versa, but in FIG. 4 the ray has the same optical path in each case.
従って、第４図において、光線が左から右へ移動するも
のと仮定して説明する。ここで、 nc:ファイバのコアの屈折率 α：光ファイバの傾斜面の角度 A:集束形レンズの屈折率分布定数 θ1：集束形レンズの軸心からの入射角 θ2：集束形レンズの軸心からの出射角 ｒ1：集束形レンズの入射位置を軸心からの距離で表す ｒ2：集束形レンズの出射位置を軸心からの距離で表す Z:集束形レンズの長手方向の距離 ｎ（γ）：集束形レンズの屈折率 と仮定すると、ｎ（γ）は次のように表わされる。Therefore, in FIG. 4, it is assumed that the light beam moves from left to right. Where nc: refractive index of the core of the fiber α: angle of the inclined surface of the optical fiber A: refractive index distribution constant of the focusing lens θ 1 : incident angle from the axis of the focusing lens θ 2 : focusing of the focusing lens Emission angle from the axis r 1 : The incident position of the focusing lens is expressed by the distance from the axis r 2 : The emission position of the focusing lens is expressed by the distance from the axis Z: Distance in the longitudinal direction of the focusing lens n (γ): Assuming the refractive index of the focusing lens, n (γ) is expressed as follows.
光線は次のような幾何学的な計算によって求められる光
路を進む。 The ray follows the optical path obtained by the following geometric calculation.
一方、集束形レンズからの入射角（即ち、光ファイバの
傾斜面への最適入射角）θ1は次式で与えられる。 On the other hand, the incident angle from the focusing lens (that is, the optimum incident angle on the inclined surface of the optical fiber) θ 1 is given by the following equation.
ｎ0sinα＝sin（θ1＋α） θ1＝sin-1（nc sinα）−α ……（３） 上式（２）においてθ2＝０と仮定すると、ｒ1及びｒ2
が定まる。この場合は、ｒ2は第１図における平行光の
入射位置を示している。n 0 sin α = sin (θ 1 + α) θ 1 = sin −1 (nc sin α) −α (3) Assuming θ 2 = 0 in the above equation (2), r 1 and r 2
Is determined. In this case, r 2 represents the incident position of the parallel light in FIG.
第５図において、横軸Δ（μｍ）はレンズのズレ量、即
ち光ファイバの光軸と集束形レンズの中心軸との間の距
離、縦軸θ2は集束形レンズから出力される光線の角度
である。この縦軸はθ2が正の方向（第４図で光線出力
が上向き）及び負の方向（第４図で光線出力が下向き）
の両方に増加する場合のθ2の絶対値を示している。In FIG. 5, the horizontal axis Δ (μm) is the amount of lens deviation, that is, the distance between the optical axis of the optical fiber and the central axis of the focusing lens, and the vertical axis θ 2 is the light beam output from the focusing lens. It is an angle. This vertical axis shows the direction in which θ 2 is positive (the ray output is upward in FIG. 4) and the negative direction (the ray output is downward in FIG. 4).
The absolute value of θ 2 is shown for both cases.
第５図に示したダイヤグラムにおける数値的条件は次の
とおりである。The numerical conditions in the diagram shown in FIG. 5 are as follows.
コアの屈折率nc＝1.592 ルートＡ＝0.327（mm）-1 集束形レンズのピッチＰ＝0.16 端面の傾斜角度α＝６度 ファイバとレンズとの距離＝0.05mm 従って、この例の場合はΔ＝50μｍ 本発明の実施例において有利に使用することのできる分
割屈折率分布形レンズについて、第６図を参照しながら
詳述する。Core refractive index nc = 1.592 Route A = 0.327 (mm) -1 Focusing lens pitch P = 0.16 End face tilt angle α = 6 degrees Distance between fiber and lens = 0.05mm Therefore, in this example Δ = 50 μm A split gradient index lens that can be advantageously used in the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
屈折率分布形レンズとは、光軸から離れるにしたがって
屈折率が小さくなるように、屈折率を所望に変化させた
円柱形のレンズであって、光軸に平行に入射した光は、
正弦波状の光路をたどってレンズ内を進行する。The gradient index lens is a cylindrical lens in which the refractive index is desirably changed so that the refractive index becomes smaller as the distance from the optical axis increases, and light incident parallel to the optical axis is
It travels in the lens by following a sinusoidal optical path.
したがって、進行波の1/4ピッチの長さに切断した屈折
率分布形レンズは、一方の端面より光軸に平行に光を投
射すると、他方の端面の中心に集光する。Therefore, when the gradient index lens cut to a length of 1/4 pitch of the traveling wave projects light from one end face in parallel with the optical axis, it condenses at the center of the other end face.
いま、長さが進行波の1/4ピッチの屈折率分布形レンズ
を、入射端面から所望の位置で、薄い円板形に切断除去
すると、第６図に示すように、分割屈折率分布形レンズ
の前部４−１と分割屈形率分布形レンズの後部４−２と
よりなる、分割屈折率分布形レンズを設けることができ
る。Now, if a 1/4 pitch graded index lens with a traveling wave length is cut and removed at a desired position from the incident end face into a thin disk shape, as shown in FIG. It is possible to provide a divided gradient index lens including a front portion 4-1 of the lens and a rear portion 4-2 of the divided refractive index distribution lens.
このような分割屈折率分布形レンズは、分割屈折率分布
形レンズの前部４−１と分割屈形率分布形レンズの後部
４−２との距離を調整することにより、光軸に平行に分
割屈折率分布形レンズの前部４−１に入射した光を、分
割屈折率分布形レンズの後部４−２の出射端面から所望
に離れた位置に、集光させることができる。Such a split gradient index lens is arranged parallel to the optical axis by adjusting the distance between the front part 4-1 and the rear part 4-2 of the split gradient index lens. The light incident on the front part 4-1 of the divided gradient index lens can be condensed at a position distant from the exit end face of the rear part 4-2 of the divided gradient index lens.
第７図において、本発明の実施例に係る半導体レーザモ
ジュールは、例えば円錐形のレーザ光を照射するレーザ
ダイオードのような半導体レーザチップ１、レーザ光を
平行光に変換するコリメートレンズ２、レーザ光の戻り
光を防止する光アイソレータ３を所望に組み合わせたレ
ーザ側アセンブリ10と；分割屈折率分布形レンズの前部
４−１を備えた中間レンズアセンブリ40と；分割屈折率
分布形レンズの後部４−２と光ファイバ６とを所望に組
み合わせたファイバ側アセンブリ50とより構成されてい
る。Referring to FIG. 7, a semiconductor laser module according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor laser chip 1 such as a laser diode that irradiates a conical laser beam, a collimator lens 2 that converts the laser beam into parallel light, and a laser beam. A laser side assembly 10 with a desired combination of optical isolators 3 for preventing the return light of the above; an intermediate lens assembly 40 having a front portion 4-1 of the split gradient index lens; and a rear portion 4 of the split gradient index lens. -2 and the optical fiber 6 are combined as desired to form a fiber side assembly 50.
半導体レーザ１をホルダ21の円筒形の孔の一方の端部に
挿着してその軸上に固定し、他方の端部の所定の位置に
コリメートレンズ２を挿着し、このレンズ２の中心軸が
レーザチップ１から出射されるレーザ光の光軸と一致す
るようにされる。さらに、ホルダ21をステム24に固定
し、キャップ23でカバーして密封状態にし、例えばステ
ンレス鋼から成る円筒形パッケージ22の軸心の空胴に実
装する。The semiconductor laser 1 is inserted into one end of the cylindrical hole of the holder 21 and fixed on its axis, and the collimating lens 2 is inserted into a predetermined position of the other end, and the center of the lens 2 is inserted. The axis is made to coincide with the optical axis of the laser light emitted from the laser chip 1. Further, the holder 21 is fixed to the stem 24, covered with a cap 23 to be in a hermetically sealed state, and mounted in the cavity of the axial center of a cylindrical package 22 made of, for example, stainless steel.
一方、永久磁石34の磁界内にファラデー回転子31を装着
し、ファラデー回転子31の前後に偏光子と検光子を配設
した光アイソレータ３を構成し、光アイソレータ３をア
イソレータパッケージ35の軸心孔に実装した状態で、ア
イソレータパッケージ35とパッケージ22との当接面をレ
ーザー熔接等して固定し、レーザ側アセンブリ10を構成
させている。On the other hand, the Faraday rotator 31 is mounted in the magnetic field of the permanent magnet 34, and the optical isolator 3 in which the polarizer and the analyzer are arranged in front of and behind the Faraday rotator 31 constitutes the optical isolator 3 and the axial center of the isolator package 35. The laser side assembly 10 is configured by fixing the contact surfaces of the isolator package 35 and the package 22 by laser welding or the like in the state of being mounted in the holes.
例えばステンレス鋼から成る鍔付円筒形のレンズホルダ
45の軸心孔に、分割屈折率分布形レンズの前部４−１を
挿着して、中間レンズアセンブリ40としている。For example, a cylindrical lens holder with a collar made of stainless steel.
The front portion 4-1 of the divided gradient index lens is inserted into the axial center hole of 45 to form the intermediate lens assembly 40.
ファイバ側アセンブリ50では、円筒形のフェルール61の
軸心の細孔に、光ファイバ６の入射側の端末を挿入・固
着し、入射面を光ファイバ６の軸心に対して、３度〜10
度の所望の傾斜端面に仕上げてある。In the fiber-side assembly 50, the incident side end of the optical fiber 6 is inserted and fixed in the pore of the axial center of the cylindrical ferrule 61, and the incident surface is 3 ° to 10 ° with respect to the axial center of the optical fiber 6.
It has been finished to the desired inclined end face.
52は、例えばステンレス鋼よりなる円筒形で、軸心に段
付孔を設け、段付孔の小径部にフェルール61を嵌入し固
着した内筒である。Reference numeral 52 denotes an inner cylinder which is made of, for example, stainless steel and has a stepped hole in its axial center, and a ferrule 61 is fitted and fixed in a small diameter portion of the stepped hole.
51は、軸心孔に分割屈折率分布形レンズの後部４−２を
嵌着した、例えばステンレス鋼よりなる鍔付円筒形の鍔
付レンズホルダであって、その外径は、鍔付レンズホル
ダ51の段付孔の大径部の内径よりも十分に小さい。ま
た、鍔付レンズホルダ51の鍔の外径は内筒52の外径より
も十分に小さい。Reference numeral 51 is a cylindrical lens holder with a collar, for example, made of stainless steel, in which a rear portion 4-2 of the divided gradient index lens is fitted in the axial hole, and the outer diameter of the lens holder is a lens holder with a collar. It is sufficiently smaller than the inner diameter of the large diameter part of the 51 stepped hole. The outer diameter of the flange of the flanged lens holder 51 is sufficiently smaller than the outer diameter of the inner cylinder 52.
53は、例えばステンレス鋼よりなる鍔付円筒形の外筒で
あって、内筒52の外周に軸心方向に摺動可能に嵌挿する
ようになっている。Reference numeral 53 denotes a flanged cylindrical outer cylinder made of, for example, stainless steel, which is slidably fitted in the outer circumference of the inner cylinder 52 in the axial direction.
上述のような光ファイバ６、フェルール61、鍔付レンズ
ホルダ51、内筒52、及び外筒53とで、ファイバ側アセン
ブリ50を構成してある。The optical fiber 6, the ferrule 61, the flanged lens holder 51, the inner cylinder 52, and the outer cylinder 53 as described above constitute the fiber-side assembly 50.
ファイバ側アセンブリ50は次のようにして構成される。
光ファイバ６と分割屈折率分布形レンズの孔部４−２と
の、半径方向の関係位置を最初に調整して、次に内筒52
の位置関係を調整し、これらと鍔付レンズホルダ51とを
レーザー熔接等して固着する。The fiber side assembly 50 is configured as follows.
The relative position in the radial direction between the optical fiber 6 and the hole 4-2 of the divided gradient index lens is first adjusted, and then the inner cylinder 52.
The positional relationship between the lens holder 51 and the flanged lens holder 51 is adjusted by laser welding or the like.
位置調整を更に詳述すると、第９図に示すように光ファ
イバ６の入射端を半導体レーザ等の光源11に接続し、分
割屈折率分布形レンズの後部４−２側に赤外線テレビカ
メラ65を設置し、赤外線テレビカメラ65にモニター表示
装置66を接続する。The position adjustment will be described in more detail. As shown in FIG. 9, the incident end of the optical fiber 6 is connected to a light source 11 such as a semiconductor laser, and an infrared television camera 65 is provided on the rear 4-2 side of the split gradient index lens. Install and connect the monitor display device 66 to the infrared TV camera 65.
従って、モニター表示装置66を観察しながら、分割屈折
率分布形レンズの後部４−２から出射する光がＺ軸に平
行となるように、鍔付レンズホルダ51を、Ｘ軸、Ｙ軸方
向、即ち半径方向に調整移動し、その状態で固定する。Therefore, while observing the monitor display device 66, the collared lens holder 51 is moved in the X-axis and Y-axis directions so that the light emitted from the rear part 4-2 of the split gradient index lens is parallel to the Z-axis. That is, it is adjusted and moved in the radial direction and fixed in that state.
詳述すると、先ず鍔付レンズホルダ51を内筒52内で、選
択した軸（例えば光ファイバの軸）を中心として回転さ
せる。このようにすると、分割屈折率分布形レンズの後
部４−２から出射する光の軌跡は、モニター表示装置66
の画面で円を描く。次に鍔付レンズホルダ51をＸ軸、Ｙ
軸方向、即ち半径方向に調整移動して、この円の中心
に、分割屈折率分布形レンズの後部４−２の出射光を一
致させる。このように調整することにより、分割屈折率
分布形レンズの後部４−２の出射ビームの光軸が、光フ
ァイバ６の軸と平行となる。More specifically, first, the collared lens holder 51 is rotated within the inner cylinder 52 about a selected axis (for example, the axis of the optical fiber). In this way, the locus of the light emitted from the rear part 4-2 of the divided gradient index lens is determined by the monitor display device 66.
Draw a circle on the screen. Next, attach the lens holder with collar 51 to the X-axis and Y-axis.
By adjusting and moving in the axial direction, that is, in the radial direction, the light emitted from the rear portion 4-2 of the split gradient index lens is aligned with the center of this circle. By adjusting in this way, the optical axis of the outgoing beam of the rear part 4-2 of the split gradient index lens element becomes parallel to the axis of the optical fiber 6.
一方、レーザ側アセンブリ10と中間レンズアセンブリ40
との位置関係は上述と同様に行うことができる。即ち、
レーザ側アセンブリ10の端面に中間レンズアセンブリ40
の端面を当接し、分割屈折率分布形レンズの前部４−１
側に赤外線テレビカメラを設置し、赤外線テレビカメラ
にモニター表示装置を接続して、ファイバ側アセンブリ
50の調整方法に準じて、中間レンズアセンブリ40の位置
調整を行う。On the other hand, the laser side assembly 10 and the intermediate lens assembly 40
The positional relationship with and can be performed in the same manner as described above. That is,
Intermediate lens assembly 40 on the end face of laser side assembly 10
Abutting the end faces of the two, and the front part 4-1 of the divided gradient index lens.
Install the infrared TV camera on the side, connect the monitor display to the infrared TV camera, and connect the fiber side assembly.
The position of the intermediate lens assembly 40 is adjusted according to the adjusting method of 50.
詳述すると、分割屈折率分布形レンズの前部４−１の出
射面で、コリメートレンズ２−光アイソレータ３−分割
屈折率分布形レンズの前部４−１を通過した半導体レー
ザ１の出射光の光ビームを観察し、その出射方向がＺ軸
と平行となるように、中間レンズアセンブリ40を、Ｘ
軸、Ｙ軸方向、即ち半径方向に調整移動する。そして、
調整作業を終了後にその状態で、レンズホルダ45をアイ
ソレータパッケージ35の端面に例えば熔接により固着す
る。More specifically, the emitted light of the semiconductor laser 1 that has passed through the collimator lens 2-optical isolator 3-front part 4-1 of the divided gradient index lens at the emission surface of the front part 4-1 of the divided gradient index lens. The light beam of X is observed, and the intermediate lens assembly 40 is moved to the X-axis so that the emission direction is parallel to the Z-axis.
Adjustment movement is performed in the axial and Y-axis directions, that is, in the radial direction. And
After the adjustment work is completed, the lens holder 45 is fixed to the end surface of the isolator package 35 by welding, for example, in this state.
ファイバ側アセンブリ50を中間レンズアセンイブリ40に
固着するには、外筒53の端面を中間レンズアセンブリ40
の端面に当接し、半導体レーザ１の出射光の光パワーを
光ファイバ６側で計測する。計測中に内筒52を軸方向に
摺動し調整し、調整後に、内筒52を外筒53に、レーザー
熔接等して固着する。To secure the fiber side assembly 50 to the intermediate lens assembly 40, attach the end face of the outer cylinder 53 to the intermediate lens assembly 40.
The optical power of the emitted light of the semiconductor laser 1 is measured at the optical fiber 6 side. During measurement, the inner cylinder 52 is slid in the axial direction for adjustment, and after the adjustment, the inner cylinder 52 is fixed to the outer cylinder 53 by laser welding or the like.
次に、レンズホルダ45の端面と外筒53の端面を当接した
状態で、ファイバ側アセンブリ50を、Ｘ軸、Ｙ軸方向、
即ち半径方向に摺動移動し、光ファイバ６の出射する光
パワーが最大位置になるように調整する。調整が終了す
ると、外筒53とレンズホルダ45とをレーザー熔接等して
固着する。Next, in a state where the end surface of the lens holder 45 and the end surface of the outer cylinder 53 are in contact with each other, the fiber-side assembly 50 is moved in the X-axis and Y-axis directions,
That is, it is slidably moved in the radial direction, and the optical power emitted from the optical fiber 6 is adjusted to the maximum position. When the adjustment is completed, the outer cylinder 53 and the lens holder 45 are fixed by laser welding or the like.
上述の実施例のように調整固着した半導体レーザモジュ
ールの光路を、第８図に示す。レーザ側アセンブリ10で
は、半導体レーザ１の円錐状に拡開した出射光は、コリ
メートレンズ２により、ほぼ平行ビームとなり、光アイ
ソレータ３に進行する。The optical path of the semiconductor laser module adjusted and fixed as in the above-described embodiment is shown in FIG. In the laser side assembly 10, the emitted light of the semiconductor laser 1 which has spread in a conical shape is made into a substantially parallel beam by the collimator lens 2 and travels to the optical isolator 3.
この際、半導体レーザ１とコリメートレンズ２等の光軸
のずれ等に起因して、ホルダ21の軸心に対して傾斜した
光ビームが、レーザ側アセンブリ10から出射されること
がある。At this time, a light beam tilted with respect to the axis of the holder 21 may be emitted from the laser side assembly 10 due to the deviation of the optical axes of the semiconductor laser 1 and the collimator lens 2 or the like.
然し、上述の実施例によると、中間レンズアセンブレ40
を前述のように調整してあるので、入射光が分割屈折率
分布形レンズの前部４−１の光軸に対して傾斜している
か、平行しているかに関係なく、分割屈折率分布形レン
ズの前部４−１の出射光は、光軸に平行で、且つ集束す
るような先細の光ビームである。即ち、分割屈折率分布
形のレンズの前部４−２を半径方向に位置調整するの
で、その位置を前述のように選択することにより出射光
を光軸に対し平行にすることができる。However, according to the embodiment described above, the intermediate lens assembly 40
Is adjusted as described above, regardless of whether the incident light is tilted or parallel to the optical axis of the front portion 4-1 of the divided gradient index lens, The light emitted from the front portion 4-1 of the lens is a tapered light beam that is parallel to the optical axis and is focused. That is, since the front portion 4-2 of the divided gradient index lens is adjusted in the radial direction, the emitted light can be made parallel to the optical axis by selecting the position as described above.
これは、第１図〜第３図に関して説明した事と同様の理
由に基く。This is based on the same reason as that described with reference to FIGS.
このような光ビームが分割屈折率分布形レンズの後部４
−２に入射すると、分割屈折率分布形レンズの後部４−
２を通過時に光ファイバ６の軸心方向に屈折しながら、
さらに集束する。そして光ファイバ６の入射面に所望の
入射角で入射する。Such a light beam is reflected by the rear part 4 of the divided gradient index lens.
-2, the rear part of the gradient index lens element 4-
While passing through 2, while refracting in the axial direction of the optical fiber 6,
Focus further. Then, it is incident on the incident surface of the optical fiber 6 at a desired incident angle.
上述より明らかなように、本発明によると、半導体レー
ザモジュールは、調整方向がＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び
光ファイバの軸心方向だけであって、調整作業が容易
で、光結合度が高い半導体レーザモジュールである。As is apparent from the above, according to the present invention, the semiconductor laser module has the adjustment directions only in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the axial center direction of the optical fiber, so that the adjustment work is easy and the optical coupling degree is high. It is a high semiconductor laser module.
光ファイバ６の入射面を傾斜端面としてあるので、分割
屈折率分布形レンズの後部４−２から出射された光ビー
ムが、光ファイバ６の端面、或いはフェルール61の端面
で反射しても、その反射光は、半導体レーザ１に帰還し
ない。Since the incident surface of the optical fiber 6 is an inclined end surface, even if the light beam emitted from the rear portion 4-2 of the split gradient index lens is reflected by the end surface of the optical fiber 6 or the end surface of the ferrule 61, The reflected light does not return to the semiconductor laser 1.
また、光ファイバ６を逆行した光、或いは分割屈折率分
布形レンズの後部４−１で反射した反射光は、光アイソ
レータ３で戻るのが阻止される。Further, the light traveling backward through the optical fiber 6 or the reflected light reflected by the rear portion 4-1 of the split gradient index lens is prevented from returning by the optical isolator 3.
従って、本発明の半導体レーザモジュールは、反射光が
光源である半導体レーザ１に帰還するのを阻止できる。Therefore, the semiconductor laser module of the present invention can prevent reflected light from returning to the semiconductor laser 1 which is the light source.
第10図はレーザアセンブリの一部、即ち半導体レーザチ
ップとコリメートレンズの結合部を概略的に示す。コリ
メートレンズ72は外ねじを有する円筒レンズホルダ73に
固定され、レーザホルダ73は、半導体レーザチップ71が
固定されているチップキャリア75の平坦面上に固定され
ている。従って、例えばレーザ溶接等でレンズホルダ73
がスペーサ74に固定され、このスペーサ74がチップキャ
リア75に固定される。FIG. 10 schematically shows a part of the laser assembly, that is, the coupling portion between the semiconductor laser chip and the collimating lens. The collimator lens 72 is fixed to a cylindrical lens holder 73 having an external thread, and the laser holder 73 is fixed on a flat surface of a chip carrier 75 to which the semiconductor laser chip 71 is fixed. Therefore, the lens holder 73 can be formed by laser welding, for example.
Are fixed to the spacer 74, and the spacer 74 is fixed to the chip carrier 75.
第11図及び第12図はレーザアセンブリの一実施例の断面
図及び平面図である。例えばレーザダイオード（LD）等
から成る半導体レーザチップ81が固定されるチップキャ
リア82は、LDチップ81が直接固定されるダイヤモンド等
からなるチップ固定部83と、放熱のための銅等からなる
ヒートシンク部84と、第１レンズ側との接合を行うため
のレンズ保持部85とから一体的に構成されている。レン
ズ保持部85のLDチップ81が対向する位置には透孔85aが
貫通しており、この透孔85aにはスペーサ86が遊貫され
ている。スペーサ86のLDチップ81と反対の側には透孔85
aよりも大径な円環状のフランジ86aが形成されており、
これにより、フランジ86aをレンズ保持部85の平坦面85b
上で密着摺動することで、スペーサ86を光軸に垂直な平
面内で位置調整することができるようになっている。ス
ペーサ86の円筒状本体86bの内部には、円筒形状のレン
ズホルダ87が密着螺合しており、このレンズホルダ87の
内部には球レンズ等からなるコリメートレンズ88が例え
ば圧入により固定されている。このように螺合によりレ
ンズホルダ87とスペーサ86とを接合しているので、当該
螺合位置を変えることにより、つまりねじ込み量を調整
することにより、コリメートレンズ88を光軸方向に変位
させることができ、フォーカス調整を行うことが可能と
なる。11 and 12 are a sectional view and a plan view of an embodiment of the laser assembly. For example, a chip carrier 82 to which a semiconductor laser chip 81 such as a laser diode (LD) is fixed includes a chip fixing portion 83 such as a diamond to which the LD chip 81 is directly fixed and a heat sink portion such as copper for heat dissipation. 84 and a lens holding portion 85 for joining with the first lens side are integrally configured. A through hole 85a penetrates through the lens holding portion 85 at a position facing the LD chip 81, and a spacer 86 is loosely inserted through the through hole 85a. On the side of the spacer 86 opposite to the LD chip 81 is a through hole 85.
An annular flange 86a having a diameter larger than a is formed,
As a result, the flange 86a is attached to the flat surface 85b of the lens holding portion 85.
By closely sliding on the top, the position of the spacer 86 can be adjusted in a plane perpendicular to the optical axis. A cylindrical lens holder 87 is tightly screwed inside the cylindrical main body 86b of the spacer 86, and a collimator lens 88 formed of a spherical lens or the like is fixed inside the lens holder 87 by, for example, press fitting. . Since the lens holder 87 and the spacer 86 are joined by screwing in this way, the collimator lens 88 can be displaced in the optical axis direction by changing the screwing position, that is, by adjusting the screwing amount. Therefore, it becomes possible to perform focus adjustment.
螺合位置及び密着摺動位置の調整によりそれぞれフォー
カス及びアライメント調整が完了したら、この状態で矢
印Ａ方向に同時に溶接用のレーザ光を照射して、それぞ
れ溶接部分Ｂを形成することができる。レーザ溶接によ
れば固定が瞬時になされるから、接着剤を使用したとき
のような固化時間中の光軸ずれの恐れがない。また、半
田付けによる場合のように経時的な光結合効率の変化の
恐れがない。When the focus and alignment adjustments have been completed by adjusting the screwing position and the close contact sliding position, respectively, laser beams for welding can be simultaneously irradiated in the direction of arrow A in this state to form the welded portions B, respectively. Since laser welding fixes the material instantly, there is no risk of optical axis deviation during the solidification time, which occurs when an adhesive is used. In addition, there is no fear that the optical coupling efficiency will change over time as in the case of soldering.
ここで、複数箇所のレーザ溶接を同時に行うようにして
いるのは、レーザ溶接時の熱収縮力が不均一にスペーサ
等に作用して光軸ずれが生じることを防止するためであ
る。Here, the reason why the laser welding is performed at a plurality of positions at the same time is to prevent the optical axis shift from occurring due to the non-uniform thermal contraction force during the laser welding acting on the spacer or the like.
レーザ溶接個所の数及び位置については特に規定しない
が、上記熱収縮力の均一化を図るならば、第12図のよう
に光軸に対して点対称な位置にレーザ溶接を行うことが
望ましい。各位置における熱収縮力が光軸を中心として
相殺されるからである。Although the number and position of the laser welding points are not particularly specified, it is desirable to perform laser welding at a point-symmetrical position with respect to the optical axis as shown in FIG. 12 in order to make the heat shrinkage force uniform. This is because the heat shrinkage force at each position cancels out around the optical axis.
また、スペーサ86及びレンズホルダ87の形状についても
光軸に対して軸対称な形状であることが望ましい。モジ
ュールの使用環境条件における温度変化により各部材が
熱膨張又は熱収縮したときに、軸対称な形状としておく
ことで、光軸のずれを最小とすることができるからであ
る。Further, the shapes of the spacer 86 and the lens holder 87 are also preferably axisymmetric with respect to the optical axis. This is because when each member thermally expands or contracts due to a temperature change in the usage environment condition of the module, by making the members axially symmetrical, the deviation of the optical axis can be minimized.
第13図は上述のような半導体レーザチップＡとコリメー
トレンズＢとを有するレーザアセンブリLA、及び集束形
レンズと光ファイバＤとを有するファイバアセンブリFA
を含む半導体レーザモジュールの概略図である。レーザ
側アッセンブリ10の組み立てにおいて、出射光の光軸と
コリメートレンズからの出射光の光軸を合わせることは
困難である。よってコリメートレンズの後方に、第１の
集束レンズを配置することにより、光軸をレーザからの
出射光の光軸と平行にすることができる。FIG. 13 shows a laser assembly LA having a semiconductor laser chip A and a collimating lens B as described above, and a fiber assembly FA having a focusing lens and an optical fiber D.
It is a schematic diagram of a semiconductor laser module containing. When assembling the laser side assembly 10, it is difficult to align the optical axis of the emitted light with the optical axis of the emitted light from the collimating lens. Therefore, by disposing the first focusing lens behind the collimator lens, the optical axis can be made parallel to the optical axis of the light emitted from the laser.
また、その調整は、第１の集束レンズの半径方向の調整
のみによってできる。Moreover, the adjustment can be performed only by adjusting the first focusing lens in the radial direction.
ファイバ側アッセンブリ50の組立てにおいて、第２の集
束レンズからの出射光は、所望の角度をもってファイバ
に入射しなければならない。In assembling the fiber-side assembly 50, the output light from the second focusing lens must enter the fiber at the desired angle.
モニタ装置を用いることによって、第２の集束レンズの
半径方向の調整によって、所望の角を得ることができ
る。By using the monitor device, a desired angle can be obtained by adjusting the second focusing lens in the radial direction.
｛レーザ側アッセンブリ10＋第１の集束レンズ｝のアッ
センブリと｛第２の集束レンズ＋ファイバ側アッセンブ
リ｝のアッセンブリ結合は、後者のアッセンブリは、フ
ァイバに対して平行な光が入れば最大結合がとれるよう
に作られている。前者のアッセンブリは、レーザの出射
光の光軸に対して、平行に光が出射するよう作られてい
るので、前者アッセンブリと後者アッセンブリの半径方
向のみの調整により結合がとれる。The assembly coupling of {laser side assembly 10 + first focusing lens} and {second focusing lens + fiber side assembly} is such that the latter assembly achieves maximum coupling if parallel light enters the fiber. Made in. Since the former assembly is designed to emit light in parallel to the optical axis of the emitted light of the laser, the former assembly and the latter assembly can be coupled only by adjusting the radial direction.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−239208（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−166906（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52510（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−12374（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−135309（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−190057（ＪＰ，Ｕ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-61-239208 (JP, A) JP-A-60-166906 (JP, A) JP-A-62-52510 (JP, A) Actual development Sho-56- 12374 (JP, U) Actual opening 61-135309 (JP, U) Actual opening 60-190057 (JP, U)
Claims (16)
と、レーザ光を平行に変換するコリメートレンズと、平
行にされたレーザ光を集束させる第１の集束形レンズ及
び第２の集束形レンズと、光軸を有し、かつ、集束レン
ズからのレーザ光が入射される入射端面が傾斜している
光ファイバを含んで成る半導体レーザモジュールにおい
て、 コリメートレンズからの平行光は第１の集束レンズに入
射され、その出射光の光軸を第１の集束形レンズの中心
軸と平行をなし、第２の集束形レンズは中心軸から離れ
た光軸を有するように配置され、かつレーザ光が光ファ
イバの光軸に沿って光ファイバに入力されるように光フ
ァイバはコリメートされた平行光に平行に配置されるこ
とを特徴とする半導体レーザモジュール。1. A semiconductor laser chip for emitting laser light, a collimator lens for converting the laser light into parallel light, a first focusing lens and a second focusing lens for focusing the parallelized laser light, In a semiconductor laser module including an optical fiber having an optical axis and having an incident end surface on which a laser beam from a focusing lens is incident, the parallel light from the collimating lens is incident on the first focusing lens. The optical axis of the emitted light is parallel to the central axis of the first focusing lens, the second focusing lens is arranged so as to have an optical axis distant from the central axis, and the laser light is directed to the optical fiber. A semiconductor laser module, wherein the optical fiber is arranged parallel to the collimated parallel light so as to be input to the optical fiber along the optical axis of.
ズとの間に光アイソレータから配置されることを特徴と
する請求項１記載の半導体レーザモジュール。2. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein an optical isolator is arranged between the collimator lens and the first focusing lens.
を１つの第１のハウジング内に収容し、 前記第１の集束形レンズを１つの第２のハウジング内に
収容し、 前記第２の集束形レンズを１つの第３のハウジング内に
収容し、 前記光ファイバを１つの第４のハウジング内に収容し、 前記第１のハウジングと前記第２のハウジングが、前記
第１の集束レンズからの出射光が前記第１の集束レンズ
の軸心と平行となるように相互に接続され、 前記第３のハウジングと前記第４のハウジングが、前記
光ファイバ軸心に光が入射するように、前記第３のハウ
ジングの軸心に対し入射する光が該第３のハウジングの
軸心に平行となるように相互に接続され、 前記第２のハウジングと前記第３のハウジングとが前記
平行光線が一致するように相互に接続されてなることを
特徴とする請求項１記載の半導体レーザモジュール。3. The semiconductor chip and the collimating lens are housed in one first housing, the first focusing lens is housed in one second housing, and the second focusing lens is housed. Is housed in one third housing, the optical fiber is housed in one fourth housing, and the first housing and the second housing emit light emitted from the first focusing lens. Are connected to each other so as to be parallel to the axis of the first focusing lens, and the third housing and the fourth housing are arranged so that light is incident on the axis of the optical fiber. Of light incident on the axis of the housing of the third housing are connected to each other so as to be parallel to the axis of the third housing, and the parallel rays of the second housing and the third housing coincide with each other. Contact each other The semiconductor laser module according to claim 1, characterized in that is.
ングとの間の軸方向の間隔は、前記第３のハウジング内
に収容された第２の集束形レンズからの出射光が前記第
４のハウジング内の光ファイバの傾斜端面のコア軸心位
置に集束するように調整されていることを特徴とする請
求項３記載の半導体レーザモジュール。4. The axial distance between the second housing and the third housing is such that the light emitted from the second focusing lens housed in the third housing is the fourth distance. 4. The semiconductor laser module according to claim 3, wherein the semiconductor laser module is adjusted so as to focus on the core axial center position of the inclined end face of the optical fiber in the housing.
ンズを取り付ける手段を含み、該取付手段は： 前記コリメートレンズを固定・保持する、外周面にネジ
山が形成された円筒形状のレンズホルダと、 該レンズホルダの外周ネジ部に係合する内周ネジ部を有
するスペーサ部材と、 該スペーサ部材を固定・接着する平坦面を有する、前記
半導体レーザチップを固定・保持するチップキャリア
と、 前記レンズホルダをスペーサへ、該スペーサを前記チッ
プキャリアにそれぞれ溶接により固定する手段とを含ん
で成ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザモ
ジュール。5. A mounting means for mounting the semiconductor laser chip and a collimating lens, the mounting means comprising: a cylindrical lens holder having a screw thread formed on an outer peripheral surface for fixing and holding the collimating lens, and the lens. A spacer member having an inner peripheral threaded portion that engages with an outer peripheral threaded portion of the holder, a chip carrier for fixing and holding the semiconductor laser chip, which has a flat surface for fixing and adhering the spacer member, and a spacer for the lens holder. 2. The semiconductor laser module according to claim 1, further comprising means for fixing the spacer to the chip carrier by welding.
と、該レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ
と、平行にされた該レーザ光を集束させる第１の集束形
レンズ及び第２の集束形レンズと、光軸を有しかつ前記
集束レンズからのレーザ光が入射される入力端面が傾斜
されている光ファイバとを含んで成り、前記第２の集束
形レンズを光ファイバの前記入射端面に対向して配置
し、前記第１の集束形レンズを前記コリメートレンズの
出射端側に配置した半導体レーザモジュールにおいて、 前記第２の集束形レンズの入射端側にモニタ装置を配置
し、前記光ファイバの出力端よりの光を入射させ、かつ
前記第２の集束形レンズを回転させて、前記モニタ装置
内で光が所定の円を描くようにし、前記第２の集束形レ
ンズの位置を前記光ファイバの光軸に関して半径方向に
調整することにより光が前記円の中心に位置せしめるよ
うにする、及び／又は、前記第１の集束形レンズの出射
側にモニタ装置を配置し、前記レーザチップからの出射
光を前記コリメートレンズ、前記第１の集束形レンズを
介して、前記モニタ装置に入力し、前記第１の集束形レ
ンズを回転させて、レーザ光が前記モニタ装置内で所定
の円を描くようにし、該レーザ光が前記円の中心に位置
するように前記第１の集束形レンズを半径方向に調整す
ることを特徴とする半導体レーザモジュールの位置合わ
せ方法。6. A semiconductor laser chip for emitting laser light, a collimator lens for converting the laser light into parallel light, a first focusing lens and a second focusing lens for focusing the parallelized laser light. A lens and an optical fiber having an optical axis and having an inclined input end face on which the laser light from the focusing lens is incident, the second focusing lens being provided on the incident end face of the optical fiber. In a semiconductor laser module, which is arranged so as to face each other, and in which the first focusing lens is placed on the exit end side of the collimating lens, a monitor device is placed on the entrance end side of the second focusing lens, and the optical fiber The light from the output end of the second focusing lens is incident and the second focusing lens is rotated so that the light draws a predetermined circle in the monitor device, and the position of the second focusing lens is adjusted to Fa The light is positioned in the center of the circle by adjusting in the radial direction with respect to the optical axis of the aver, and / or a monitor device is arranged on the emission side of the first focusing lens, The emitted light is input to the monitor device via the collimator lens and the first focusing lens, and the first focusing lens is rotated so that the laser light forms a predetermined circle in the monitoring device. A method for aligning a semiconductor laser module, wherein the first focusing lens is adjusted in a radial direction so that the laser light is located at the center of the circle as drawn.
前記光の像が得られる光学表示装置とからなり、前記光
ファイバの出力端より入射する光として赤外線を用いる
ことを特徴とする請求項６記載の位置合わせ方法。7. The monitor device comprises an infrared video camera and an optical display device for obtaining an image of the light, and infrared light is used as the light incident from the output end of the optical fiber. The described alignment method.
の間に、光アイソレータを配置してなることを特徴とす
る請求項７記載の位置合わせ方法。8. The alignment method according to claim 7, wherein an optical isolator is arranged between the collimator lens and the focusing lens.
プと前記コリメートレンズを１つの第１のハウジング内
に収容し、前記第１の集束形レンズを１つの第２のハウ
ジング内に収容し、前記第２の集束形レンズを１つの第
３のハウジング内に収容し、前記光ファイバを１つの第
４のハウジング内に収容したものであって、 前記第１のハウジングと前記第２のハウジングの位置調
整を行い、 前記第３のハウジングと前記第４のハウジングの位置調
整を行い、 前記第２のハウジングと前記第３のハウジングとを、前
記光ファイバからの光線が前記半導体レーザチップから
のレーザ光と一致するように位置調整することを特徴と
する請求項６記載の位置合わせ方法。9. The semiconductor module has the semiconductor chip and the collimating lens housed in one first housing, the first focusing lens housed in one second housing, and Two focusing lenses are housed in one third housing, and the optical fiber is housed in one fourth housing, the position adjustment of the first housing and the second housing. The position adjustment of the third housing and the fourth housing is performed, and the second housing and the third housing are arranged such that the light beam from the optical fiber is the laser light from the semiconductor laser chip. 7. The alignment method according to claim 6, wherein the position is adjusted so that they coincide with each other.
ジングとの間の間隔を、前記第３のハウジング内に収容
された第２の集束形レンズからの出射光が前記第４のハ
ウジング内の光ファイバの傾斜端面のコア軸心位置に集
束するように、調整されることを特徴とする請求項９記
載の位置合わせ方法。10. Light emitted from a second focusing lens housed in the third housing is provided in the fourth housing with a space between the second housing and the third housing. 10. The alignment method according to claim 9, wherein the alignment is adjusted so as to focus on the core axis position of the inclined end surface of the optical fiber.
チップ及びコリメートレンズを取り付ける手段を含み、
該取付手段は：前記コリメートレンズを固定・保持す
る、外周面にネジ山が形成された円筒形状のレンズホル
ダと、該レンズホルダの外周ネジ部に係合する内周ネジ
部を有するスペーサ部材と、該スペーサ部材を固定・接
着する平坦面を有する、前記半導体レーザチップを固定
・保持するチップキャリアとを含むものであって、 前記レーザチップからの出射光軸が前記コリメートレン
ズの光軸と一致するように、チップキャリアの前記平坦
面上の前記スペーサの位置を調節し、 コリメートレンズからの出射光が平行光となるように前
記レンズホルダを前記スペーサ部材のねじ穴内で回転さ
せ、 前記レンズホルダを前記スペーサ部材に、該スペーサ部
材を前記チップキャリアに溶接によりそれぞれ固定する
ことを特徴とする請求項９記載の位置合わせ方法。11. A semiconductor module includes means for mounting the semiconductor laser chip and a collimating lens,
The mounting means includes: a cylindrical lens holder having a thread formed on an outer peripheral surface for fixing and holding the collimator lens, and a spacer member having an inner peripheral threaded portion engaging with an outer peripheral threaded portion of the lens holder. And a chip carrier for fixing and holding the semiconductor laser chip, the chip carrier having a flat surface for fixing and adhering the spacer member, wherein an optical axis emitted from the laser chip coincides with an optical axis of the collimating lens. Adjust the position of the spacer on the flat surface of the chip carrier, and rotate the lens holder in the screw hole of the spacer member so that the light emitted from the collimator lens becomes parallel light, 10. The position according to claim 9, wherein the spacer is fixed to the spacer member and the spacer member is fixed to the chip carrier by welding. Way together.
と、該レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ
と、光アイソレータと、分割屈折率分布形レンズの前部
と、分割屈折率分布形レンズの後部と、光軸及び傾斜入
力端面を有する光ファイバとの順序で配置された光ファ
イバモジュールにおいて、 前記半導体レーザチップと、前記コリメートレンズと、
前記光アイソレータとを所定位置に結合するレーザ側ア
センブリと、 前記分割屈折率分布形レンズの前部を固定・保持する手
段を備えた中間アセンブリと、 前記光ファイバを固定・保持する内側シリンダと、該内
側シリンダが軸方向に調節可能に挿入される外側シリン
ダと、前記分割屈折率分布形レンズの後部を固定・保持
する円筒形レンズホルダとを具備するファイバ側アセン
ブリとを備え、 前記円筒形レンズホルダは前記光ファイバの光軸に関し
半径方向に調節可能に前記内側シリンダに取り付けら
れ、かつ 前記レーザ側アセンブリは中間レンズアセンブリに、該
中間レンズアセンブリは前記ファイバ側アセンブリにそ
れぞれ固定されることを特徴とする半導体レーザモジュ
ール。12. A semiconductor laser chip that emits laser light, a collimator lens that converts the laser light into parallel light, an optical isolator, a front portion of the divided gradient index lens, and a divided gradient index lens. In an optical fiber module arranged in the order of a rear part and an optical fiber having an optical axis and an inclined input end face, the semiconductor laser chip, the collimating lens,
A laser side assembly for coupling the optical isolator to a predetermined position, an intermediate assembly including means for fixing and holding the front part of the split gradient index lens, an inner cylinder for fixing and holding the optical fiber, An outer cylinder into which the inner cylinder is axially adjustably inserted; and a fiber side assembly including a cylindrical lens holder for fixing and holding a rear part of the split gradient index lens, the cylindrical lens A holder is attached to the inner cylinder so as to be adjustable in a radial direction with respect to an optical axis of the optical fiber, and the laser side assembly is fixed to an intermediate lens assembly, and the intermediate lens assembly is fixed to the fiber side assembly. Semiconductor laser module.
ンダの端面に当接する半径方向のフランジ部を有するこ
とを特徴とする請求項12記載の半導体レーザモジュー
ル。13. The semiconductor laser module according to claim 12, wherein the cylindrical lens holder has a radial flange portion that abuts an end surface of the inner cylinder.
ートレンズを取付ける手段を更に有し、該取付手段は、 コリメートレンズを固定・保持する、外ネジ部を有する
円筒形レンズホルダと、 該レンズホルダの外ネジ部に係合する内ネジ部を有する
スペーサ部材と、 前記スペーサ部材が固着される平坦面を有する、前記半
導体レーザチップを固定・保持するチップキャリアと、 前記レンズホルダを前記スペーサ部材に、該スペーサ部
材を前記チップキャリアにそれぞれ溶接により固定する
手段とを含んで成ることを特徴とする請求項12記載の半
導体レーザモジュール。14. A cylindrical lens holder having an external thread portion for fixing and holding the collimator lens, further comprising means for attaching the semiconductor laser chip and the collimator lens, and an outer portion of the lens holder. A spacer member having an inner screw portion that engages with a screw portion, a chip carrier having a flat surface to which the spacer member is fixed, for fixing and holding the semiconductor laser chip, the lens holder as the spacer member, 13. The semiconductor laser module according to claim 12, further comprising means for fixing a spacer member to each of the chip carriers by welding.
の両側に偏光子を備えてなることを特徴とする請求項12
記載の半導体レーザモジュール。15. The optical isolator comprises polarizers on both sides of a Faraday rotator.
The described semiconductor laser module.
るハウジングを備え、各アセンブリのハウジングは相互
にレーザ溶接により連結されていることを特徴とする請
求項12記載の半導体レーザモジュール。16. The semiconductor laser module according to claim 12, wherein each assembly includes a housing made of stainless steel, and the housings of each assembly are connected to each other by laser welding.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1503006A JPH07119857B2 (en) | 1988-03-02 | 1989-03-01 | Semiconductor laser module and alignment method thereof |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4906988 | 1988-03-02 | ||
| JP63-49069 | 1988-03-25 | ||
| JP63-72643 | 1988-03-25 | ||
| JP7264388 | 1988-03-25 | ||
| JP1503006A JPH07119857B2 (en) | 1988-03-02 | 1989-03-01 | Semiconductor laser module and alignment method thereof |
| PCT/JP1989/000212 WO1989008277A1 (en) | 1988-03-02 | 1989-03-01 | Semiconductor laser module and positioning method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02500691A JPH02500691A (en) | 1990-03-08 |
| JPH07119857B2 true JPH07119857B2 (en) | 1995-12-20 |
Family
ID=27293508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1503006A Expired - Lifetime JPH07119857B2 (en) | 1988-03-02 | 1989-03-01 | Semiconductor laser module and alignment method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119857B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7702198B2 (en) | 2007-09-28 | 2010-04-20 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser module and light scanning device and image forming apparatus using the same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112399871B (en) * | 2018-06-05 | 2023-04-28 | 埃里斯塔股份公司 | Fiber optic apparatus for laser thermal ablation and hyperthermia |
| CN112230072B (en) * | 2020-09-28 | 2023-09-05 | 杭州永谐科技有限公司 | Far-field antenna test system and alignment method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5612374B2 (en) * | 1977-04-19 | 1981-03-20 | ||
| JPS60166906A (en) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | Toshiba Corp | Optical element package |
| JPS61239208A (en) * | 1985-04-16 | 1986-10-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for coupling semiconductor laser and optical fiber |
| JPS6252510A (en) * | 1985-08-30 | 1987-03-07 | Fujitsu Ltd | Composite module |
-
1989
- 1989-03-01 JP JP1503006A patent/JPH07119857B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5612374B2 (en) * | 1977-04-19 | 1981-03-20 | ||
| JPS60166906A (en) * | 1984-02-10 | 1985-08-30 | Toshiba Corp | Optical element package |
| JPS61239208A (en) * | 1985-04-16 | 1986-10-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method for coupling semiconductor laser and optical fiber |
| JPS6252510A (en) * | 1985-08-30 | 1987-03-07 | Fujitsu Ltd | Composite module |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7702198B2 (en) | 2007-09-28 | 2010-04-20 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor laser module and light scanning device and image forming apparatus using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02500691A (en) | 1990-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0363496B1 (en) | Semiconductor laser module and positioning method thereof | |
| EP0304182B1 (en) | Fibre tailed opto-electronic transducer | |
| KR920010947B1 (en) | Semiconductor light emitting device its component and lens position adjusting method | |
| US4616899A (en) | Methods of and apparatus for coupling an optoelectronic component to an optical fiber | |
| JP2645862B2 (en) | Semiconductor light emitting device and its applied products | |
| US5011247A (en) | Uptapered single-mode optical fiber package for optoelectronic components | |
| JPH03233414A (en) | Assembling method for photosemiconductor module | |
| JPH06120609A (en) | Light emitter and light receiver and their manufacture | |
| CA2037030A1 (en) | Uptapered single-mode fiber package for optoelectronic components | |
| JP2006301597A (en) | Laser apparatus and method for assembling the same | |
| JPH0980273A (en) | Optical device | |
| US5024504A (en) | Method of aligning and packaging an optoelectronic component with a single-mode optical fiber array | |
| USH551H (en) | Optical package with improved fiber alignment fixture | |
| JPH07119857B2 (en) | Semiconductor laser module and alignment method thereof | |
| US4957342A (en) | Single-mode optical fiber array package for optoelectronic components | |
| JPH05121841A (en) | Semiconductor laser module | |
| JP2804238B2 (en) | Method for manufacturing optical semiconductor module | |
| JPH11295559A (en) | Semiconductor laser module | |
| JPH0943455A (en) | Optical module | |
| JPS6160596B2 (en) | ||
| JPH0232583A (en) | Semiconductor element module for optical communication | |
| JPH03149510A (en) | Semiconductor laser optical fiber coupling device and its manufacture | |
| JPS61145876A (en) | Package for light emitting device | |
| JPH08254639A (en) | Optical fiber with lens, semiconductor laser module and its production | |
| JPH0251107A (en) | Optical coupler |