JPH08152542A - 発光素子モジュール - Google Patents

発光素子モジュール

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Publication number
JPH08152542A
JPH08152542A JP6315524A JP31552494A JPH08152542A JP H08152542 A JPH08152542 A JP H08152542A JP 6315524 A JP6315524 A JP 6315524A JP 31552494 A JP31552494 A JP 31552494A JP H08152542 A JPH08152542 A JP H08152542A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light emitting
emitting element
package
holder
optical axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP6315524A
Other languages
English (en)
Inventor
Takashi Kato
隆志 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP6315524A priority Critical patent/JPH08152542A/ja
Publication of JPH08152542A publication Critical patent/JPH08152542A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4237Welding

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】発光素子6を収容したパッケージ1の外部にア
イソレータホルダ10、レンズホルダ7,12等を介して光
学部品を装着してなる発光素子モジュールにおいて、外
部光学部品のホルダ10が発光素子6の放射光の光軸を含
む2つ以上の面に対して対称な位置でパッケージ1に対
して固定されている。 【効果】温度変動に起因する特性変化が非常に少ない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発光素子モジュールに関
する。より詳細には、本発明は、パッケージの内部に収
容された発光素子、温度制御素子および光学系と、パッ
ケージの外部に装着されたアイソレータ、レンズ、光フ
ァイバとを含む発光素子モジュールの新規な構成に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図4は、一般的な発光素子モジュールの
典型的な構成を示す断面図である。
【0003】同図に示すように、発光素子モジュールは
一般に、発光素子6、光ファイバ16および後述する一連
の光学系を一体化して構成されている。ここで、発光素
子6はモニタ用フォトダイオード4および内部レンズ8
と共に基板3上に実装されている。即ち、内部レンズ8
は、レンズホルダ7を介して基板3の一端に固定されて
いる。また、発光素子6およびモニタ用フォトダイオー
ド4は、それぞれチップキャリア5、4aを介して基板
3に実装されている。更に、これら一連の部材を装荷さ
れた基板3は、ペルチェ効果素子等の温度制御素子2を
介してパッケージ1の底面に固定されている。一方、パ
ッケージ1の一方の端面にはハーメチックガラスで封止
された窓が形成されており、この窓の外側に、アイソレ
ータホルダ10により支持されたアイソレータ9、レンズ
ホルダ12により固定された外部レンズ13、フェルール15
を介してフェルールホルダ14により支持された光ファイ
バ16が順次が装着されている。
【0004】以上のように構成された発光素子モジュー
ルにおいて、発光素子6で発生した光は、内部レンズ
7、ハーメチックガラス、アイソレータ9、外部レンズ
13等を順次通過して光ファイバ16に結合される。ここ
で、内部レンズ7および外部レンズ13は、それぞれ発光
素子6の放射光を集束させて光ファイバ16に対する結合
効率を改善する目的で装着されている。尚、実際には、
外部レンズ13を省略した1レンズ系の発光素子モジュー
ルもある。
【0005】また、アイソレータ9は、光ファイバ16側
から発光素子6への戻り光を遮断する目的で挿入されて
いる。これは、動作中の半導体レーザに外部から光が注
入された場合に動作が不安定になるので、これを防止す
るためである。更に、モニタ用フォトダイオード4は、
発光素子6の放射光の一部を受けてその出力をモニタす
るために設けられている。これを利用して帰還制御を行
うことにより、発光素子の出力を安定させることができ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のような発光素子
モジュールの製造において、発光素子、光ファイバおよ
び一連の光学部品については、各組立て工程で相互にお
いて位置合わせが行われる。しかしながら、パッケージ
の材料としてはコバール、CuW合金等が用いられてお
り、一方、パッケージの外部にアイソレータ、レンズ、
フェルール等の部材を装着するために使用するホルダは
ステンレス等により形成されている。このため、パッケ
ージの熱膨張係数と光学部品ホルダの熱膨張係数とは、
下記の表1に示すように、互いに大きく異なっている。
【0007】
【表1】
【0008】上記のような材料の熱膨張係数の相違によ
り、前述した位置ずれあるいは軸ずれは、温度変化によ
る部材の熱膨張により助長され、特に、パッケージの外
部に装着されている光アイソレータ、レンズ、フェルー
ル等の一連の光部品の位置ずれにより生じる出力光パワ
ーの変動は相当に大きくなる。
【0009】一方、通常の発光素子モジュールでは、発
光素子の光出力をモニタするためのモニタ用受光素子が
設けられている。しかしながら、このモニタ用受光素子
は、発光素子と同じ基板上に実装されているので、パッ
ケージやホルダ類の熱膨張に起因する相対位置の変化が
生じない。このため、上述のような温度変化による出力
光パワーの変化はモニタ用受光素子には検出されない。
従って、上述のような温度変化に起因する出力の変動
は、モニタ用受光素子を用いた帰還制御によって補償す
ることはできず、発光素子モジュールの出力変動の大き
な要因となっている。
【0010】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、パッケージの内部に実装されたモニタ用受光
素子を使用しても補償することのできない出力変動を効
果的に抑圧することができる新規な発光素子モジュール
を提供することをその目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、パッケ
ージと、基板、該基板上に実装された発光素子および該
基板の端部に装着された内部光学部品とを含み該パッケ
ージに収容された発光素子組立体と、該パッケージの一
端に形成された光学窓の外側に装着された外部光学部品
および光ファイバとを備え、該発光素子の放射光が該内
部光学部品および外部光学部品を介して該光ファイバに
結合されるように構成されている発光素子モジュールに
おいて、該外部光学部品を支持するホルダおよび該光フ
ァイバを支持するフェルールホルダが、該発光素子の放
射光の光軸を含む2つ以上の面に対して対称な位置で該
パッケージに対して固定されていることを特徴とする発
光素子モジュールが提供される。
【0012】
【作用】本発明に係る発光素子モジュールは、パッケー
ジの外部に装着するホルダ類の固定位置を工夫すること
により、各部材の熱膨張係数差に起因する部材の変形が
光学的特性に影響を与えないように構成されている点に
主要な特徴がある。
【0013】即ち、従来の発光素子モジュールにおいて
も、もしもパッケージの中心軸とホルダ類の中心軸とが
一致していたのならば、部材の熱膨張に起因する出力変
動は生じなかったはずである。しかしながら、発光素子
モジュールの組立て工程において発光素子の出射光軸と
パッケージの中心軸とを揃えることは難しく、実際に
は、実装した発光素子の出射光軸を基準にしてホルダ類
を位置決めしていた。
【0014】この点、本発明に係る発光素子モジュール
は発光素子の放射光の光軸を含む複数の面に対して対称
な位置でパッケージに固定されている。従って、温度変
化に際して各部材は光軸を中心として対称に膨張あるい
は収縮するので、温度変化に起因する軸ずれの変動が生
じない。
【0015】なお、本発明に係る発光素子モジュールに
おいても、不可避な組立て誤差により温度変化の影響が
絶無になるわけではない。従って、発光素子モジュール
を構成する各部材は、熱膨張係数ができるだけ同じ材料
で形成されていることが好ましい。即ち、発光素子モジ
ュールのパッケージは、基本的に熱伝導率の良い材料で
構成することが好ましい。一方、パッケージに装着する
ホルダ類は、パッケージに対する溶接性やコスト等の観
点からステンレスが選択されている。ところが前述のよ
うに、コバールとステンレスでは熱膨張率が大きく異な
り、このために温度変化に対する出力変動の影響が強く
現れていた。従って、パッケージまたはその一部をステ
ンレスにしたり、逆にホルダ類をコバールによって作製
することにより、発光素子モジュールの出力変動を効果
的に低減することができる。
【0016】また、本発明に従う発光素子モジュールの
構成は、具体的に後述するように、パッケージの光学窓
をレンズ、アイソレータ等の光学部品により封止した構
造の発光素子モジュールにも適用することができる。こ
のような構成では、パッケージの外部に装着する光学部
品のホルダを省略することができるので、発光素子モジ
ュール全体の寸法を小型化することがてきる。
【0017】以下、図面を参照して本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。
【0018】
【実施例】図1は本発明に係る発光素子モジュールの特
徴部分を拡大して示す図であり、図4に示すA−A断面
が表されている。尚、図1に示す装置の特徴部分は、パ
ッケージ1に対するアイソレータホルダ10の固定方法に
あり、その余の構成は図4に示した従来の発光素子モジ
ュールと同じである。従って、図4と共通な構成要素に
対しては共通の参照番号を付している。
【0019】同図に示すように、この発光素子モジュー
ルでは、アイソレータホルダ10は、発光素子の出射光軸
を含む2つの面P1 、P2 に対して対称な4箇所の点F
1 〜F4 において、スポット溶接によりパッケージ1に
固定されている。即ち、溶接箇所F1 およびF3 は、発
光素子の出射光軸を含む垂直面P1 に対して対称に位置
しており、溶接箇所F2 およびF4 は、発光素子の出射
光軸を含む水平面P2に対して対称に位置している。
【0020】図2は、図1に示した構成を有する発光素
子モジュールの作用を説明するための図である。
【0021】図2(a) に示すように、従来の発光素子モ
ジュールでは、パッケージ1が熱膨張したときに、まず
ホルダ10を固定している台座そのものがδl1 、δ
1 ' だけ変位し、更に台座に固定されたホルダ10自身
の熱膨張によりアイソレータ9がδl2 、δl2 ' 変位
する。従って、発光素子の出射光軸とアイソレータ9の
中心軸とのずれは、両方の熱膨張が重畳されたδc0
なる。
【0022】一方、図2(b) に示すように、本発明に従
って構成された発光素子モジュールでは、発光素子の出
射光軸とアイソレータホルダ10の中心軸とが一致するよ
うに位置決めされ、且つ、出射光軸に対して対称な位置
でアイソレータホルダ10が固定されている。従って、パ
ッケージ1が熱膨張しても、アイソレータホルダ10と出
射光軸との相対位置は変化せず、熱膨張に起因する光軸
のずれδc0 はアイソレータホルダ10の熱膨張によるア
イソレータ9の変位δl2 、δl2 ' のみとなる。
【0023】尚、図2では、説明を簡単にするために、
発光素子4を実装されたパッケージ1と、アイソレータ
9を保持しているアイソレータホルダ10との関係につい
てのみ記載しているが、更に、アイソレータホルダ10に
固定されるレンズホルダおよびフェルールホルダについ
ても、アイソレータホルダと同じ固定方法を採用するこ
とにより部材の熱膨張に起因する光軸の変位を低減する
ことができる。
【0024】図3は、本発明に係る発光素子モジュール
の他の構成例を示す図である。
【0025】同図に示すように、この発光素子モジュー
ルでは、パッケージ1の側面に形成された窓を、アイソ
レータ9そのものによって封止している。従って、パッ
ケージ1の外側には外部レンズ13のホルダ12およびフェ
ルールホルダ14だけが装着されており、従来はパッケー
ジの外側に装着されていたアイソレータホルダを省略す
ることができるので、発光素子モジュール全体の寸法を
小型化することができる。
【0026】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る発光素子モジュールは、その外部光学部品を独特の位
置で固定する構造により、温度変動に起因する特性変化
が非常に少ない。また、基本的な構造は従来の発光素子
モジュールと変わっていないので、製造工程が増加する
こともない。従って、製造コストを上昇させること無く
特性の安定した発光素子モジュールを提供することが可
能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発光素子モジュールの構成を示す
図である。
【図2】図1に示した発光素子モジュールの特徴部分を
説明するための図である。
【図3】本発明に係る発光素子モジュールの他の構成例
を示す図である。
【図4】発光素子モジュールの典型的な構成を示す断面
図である。
【符号の説明】
1・・・パッケージ、 2・・・温度制御素子、 3・・・基板、 4・・・モニタ用フォトダイオード、 4a、5・・チップキャリア、 6・・・発光素子、 7、12・・・レンズホルダ、 8・・・内部レンズ、 9・・・ハーメチックガラス、 10・・・アイソレータホルダ、 11・・・アイソレータ、 13・・・外部レンズ、 14・・・フェルールホルダ、 15・・・フェルール、 16・・・光ファイバ、 F・・・固定箇所

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パッケージと、基板、該基板上に実装され
    た発光素子および該基板の端部に装着された内部光学部
    品とを含み該パッケージに収容された発光素子組立体
    と、該パッケージの一端に形成された光学窓の外側に装
    着された外部光学部品および光ファイバとを備え、該発
    光素子の放射光が該内部光学部品および外部光学部品を
    介して該光ファイバに結合されるように構成されている
    発光素子モジュールにおいて、 該外部光学部品を支持するホルダおよび該光ファイバを
    支持するフェルールホルダが、該発光素子の放射光の光
    軸を含む2つ以上の面に対して対称な位置で該パッケー
    ジに対して固定されていることを特徴とする発光素子モ
    ジュール。
  2. 【請求項2】請求項1に記載された発光素子モジュール
    において、前記パッケージに形成された光学窓が、前記
    外部光学部品のうちのひとつにより気密に封止されてい
    ることを特徴とする発光素子モジュール。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2に記載された発光
    素子モジュールにおいて、前記ホルダが、前記パッケー
    ジと同じ熱膨張係数を有する材料により形成されている
    ことを特徴とする発光素子モジュール。
JP6315524A 1994-11-25 1994-11-25 発光素子モジュール Pending JPH08152542A (ja)

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JP (1) JPH08152542A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5963697A (en) * 1997-02-13 1999-10-05 Nec Corporation Semiconductor laser module
JP2000323778A (ja) * 1999-05-07 2000-11-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 発光デバイス

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Legal Events

Date Code Title Description
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030701