JPH09211274A - レーザダイオードモジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、コリメータレンズの配置調
整の困難性を緩和し、また発光素子と光ファイバのモー
ドフィールド形状が異なる場合でも、容易に高い光結合
効率を得ることのできるＬＤモジュールの製造方法を提
供することである。 【解決手段】 発光素子１、コリメータレンズ２、回転
非対称体の補償レンズ５、集光レンズ３、および光ファ
イバ４を具備するレーザダイオードモジュールの製造方
法において、前記発光素子１を固定し、該発光素子１の
出射光路上に前記コリメータレンズ２と前記集光レンズ
３を順に固定した後、前記コリメータレンズ２と前記集
光レンズ３との間で、前記補償レンズ５を調整して、前
記光ファイバ４に入射する光が最大光量になるように配
置し、この状態で前記補償レンズ５を固定することを特
徴とするレーザダイオードモジュールの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザダイオードモジュ
ールの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザダイオードモジュール（以下、単
にＬＤモジュールと称する）は、発光素子から出射した
光を、複数のレンズによって集束、整形して、モードフ
ィールド径の小さな光ファイバに効率良く結合させる装
置である。このＬＤモジュールは通常、発光素子、レン
ズ、および光ファイバで構成されている。従来のＬＤモ
ジュールの構成と製造方法の一例を図７〜図９に示し、
以下に説明する。ただし、レンズ等を固定するための台
や外装等の記載は、図面および説明の簡略化のため省略
している。

【０００３】最初に図７に示すように、発光素子１を所
定位置に固定する。ここで、発光素子１から出射した光
は各レンズ透過の前後で発散性（収束性）が異なるた
め、説明の便宜上、図７〜９においては各領域にＡ〜Ｃ
の符号を付した。上記発光素子１から出射された光は領
域Ａでは発散光であり、そのモードフィールド形状は楕
円形である。

【０００４】次に、図８に示すように回転対称体のコリ
メータレンズ２を前記発散光の光路上に配置する。この
コリメータレンズ２は、前記発散光が領域Ｂにおいて平
行光に変換されるように最適位置に配置調整した上で固
定する。

【０００５】さらに、図９に示すように回転対称体の集
光レンズ３と光ファイバ４とを前記平行光の光路上に配
置する。この集光レンズ３により、前記平行光は領域Ｃ
において集束光に変換される。

【０００６】そして光ファイバ４に入射する光量を光量
計測手段により計測しながら集光レンズ３と光ファイバ
４とをそれぞれ移動させて配置調整し、前記光量が最大
になった場所で固定する。

【０００７】このように通常、複数のレンズによる光の
整形は、発散光をコリメータレンズ２によって平行光に
変換し、さらに集光レンズ３によって集束光に変換する
ことで行われる。

【０００８】ただし、上述の回転対称体の、いわゆる対
称レンズは、光のモードフィールド形状を楕円形から円
形に変える等の機能はないので、光と光ファイバ４との
モードフィールド形状の違いによって生じる光結合損失
を低減することはできない。

【０００９】このため、光のモードフィールド形状を変
えたり、光の非点隔差を補正するために、形状あるいは
屈折率をレンズの中心軸に対して回転非対称とした、非
対称レンズが案出されており、コリメータレンズ２ある
いは集光レンズ３として、この非対称レンズを用いるこ
とにより前記光のモードフィールド形状を楕円形から円
形に変換し、これによって光ファイバ４への光結合効率
の向上が図られている。

【００１０】さて従来のＬＤモジュールの製造方法にお
いて、集光レンズ３と光ファイバ４とを配置調整する工
程では、光ファイバ４に入射する光量を測定しつつ、当
該集光レンズ３と光ファイバ４のそれぞれを移動させる
ことができるので、非常に精度の高い配置調整を行うこ
とができた。

【００１１】これに対し、コリメータレンズ２を配置調
整する工程は、光ファイバ４の配置前に行われるので、
このような手段をとることができない。このため、コリ
メータレンズ２を配置調整する工程では、図８に示す状
態で、コリメータレンズ２を透過した光をカメラに入射
させて、その光のモードフィールドの輪郭をモニターで
観察しながら、前記光のモードフィールドの輪郭が最も
小さくなるまでコリメータレンズ２を移動させる方法が
採用されていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記光のモー
ドフィールドの輪郭はかなり不明確でぼんやり霞んだも
のであるため、カメラやモニターを用いる視覚的手段に
よって前記輪郭の大きさの変化を正確に把握することは
困難であった。したがって前記コリメータレンズ２の配
置調整は非常に精度の低いもので、コリメータレンズ２
の実際の固定位置は、最適位置からずれてしまうことが
あった。

【００１３】特に集光レンズ３として非対称レンズを用
いた場合には、前記コリメータレンズ２の固定位置が最
適位置からずれていると、集束光のモードフィールド形
状が適切に補正されないため、光ファイバ４での光結合
効率が著しく低下するという問題が生じる。

【００１４】また現状の工業品では形状などに誤差が有
ることも光結合効率低下の一因であり、このため位置調
整の精度要求がより厳しかった。

【００１５】以上のような理由から、従来のＬＤモジュ
ールの製造方法では、十分な光結合効率を得ることが困
難であった。

【００１６】本発明は、コリメータレンズの配置調整の
困難性を緩和し、また発光素子と光ファイバのモードフ
ィールド形状が異なる場合でも、容易に高い光結合効率
を得ることのできるＬＤモジュールの製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のＬＤモジュール
製造方法は、発光素子、回転対称体のコリメータレン
ズ、回転非対称体の補償レンズ、集光レンズ、および光
ファイバを具備するレーザダイオードモジュールの製造
方法において、前記発光素子を固定し、該発光素子の出
射光路上に前記コリメータレンズと前記集光レンズを順
に固定した後、前記コリメータレンズと前記集光レンズ
との間で、前記補償レンズを調整して、前記光ファイバ
に入射する光が最大光量になるように配置し、この状態
で前記補償レンズを固定することを特徴とする。

【００１８】本発明のＬＤモジュール製造方法では、ま
ず発光素子を固定した後、該発光素子から出射された発
散光の光路上にコリメータレンズを固定する。よって前
記コリメータレンズを透過した光は楕円形モードフィー
ルドの平行光に変換される。次に前記平行光の光路上
に、回転対称体あるいは回転非対称体の集光レンズを固
定することで、前記平行光は集束光に変換される。集光
レンズは光ファイバへの入射光量が最大となる位置角度
に配置調整して固定する。

【００１９】さらに、光のモードフィールド形状を変え
るため、前記コリメータレンズと前記集光レンズとの間
に、回転非対称体の補償レンズを配置する。続いて前記
補償レンズを光軸方向に移動させるか、または光軸方向
を中心に回転させることにより、非対称レンズの性質を
利用して、前記補償レンズを透過した光（以下便宜上、
補償光と称する）や、さらには集束光のモードフィール
ド形状を変化させることができる。こうして、集束光の
モードフィールド形状を光ファイバに入射させるのに最
適な円形にすることにより、光ファイバに入射する光量
が最大になるようにし、この状態で前記補償レンズを固
定する。

【００２０】以上のように、本発明のレーザダイオード
モジュールの製造方法によれば、コリメータレンズの固
定位置ずれに起因する光結合損失を低下させることがで
きる。しかも、補償レンズの位置調整は、光ファイバに
入射する光量を直接計測することにより行うことができ
るので、精度の高い位置調整が可能である。

【００２１】ここで、前記集光レンズとしては対称レン
ズを用いてもよいし、非対称レンズを用いてもよい。た
だし前記集光レンズとして楕円光を円形化できない対称
レンズを用いた場合には、補償レンズとして、光のモー
ドフィールド形状を大きく変化させることのできるレン
ズ形状のものを選んだ方が好ましい。

【００２２】また逆に、前記集光レンズとして非対称レ
ンズを用い、これを主体として光のモードフィールドを
円形化させる場合には、前記補償レンズは補助的に光の
モードフィールド形状を変化させることのできるレンズ
形状であればよい。

【００２３】本発明において、前記光ファイバは上述の
どの時点で固定してもよいが、作業性や光結合効率向上
の観点から、一番最後に固定するのが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に従って詳細に説明する。本発明の実施の形態の一例
となるＬＤモジュールの製造方法は五つの工程からなる
ものである。それぞれの工程に関して図１〜図６を用い
て以下に説明する。

【００２５】第一工程で、図１に示すように例えばＢＨ
レーザ等の発光素子１を所定位置に固定する。そして発
光素子１と電気系統とを接続し、図１のＡの部分に示す
ように、この発光素子１から光を出射させる。

【００２６】次の第二工程は、コリメータレンズ２（対
称レンズ）を固定するもので、次のような手順で行われ
る。図２に示すように、まずコリメータレンズ２を光路
上に配置する。これにより、発散光は領域Ｂにおいて平
行光に変換される。さらにこの光を、光のモードフィー
ルド形状および直径を調べることができるようにカメラ
に入射させる。この状態でコリメータレンズ２を動かし
ながら前記カメラと繋がったモニターで光のモードフィ
ールド形状を観察してその輪郭の大きさの変化を調べ
る。そして光のモードフィールドの輪郭が最小になった
時点で、光が光軸に対し最も平行になったものとみな
し、コリメータレンズ２をＹＡＧレーザで固定する。こ
こで、前記コリメータレンズ２の動かし方は、光軸方向
および光軸に垂直な方向に移動するか、もしくは光軸に
垂直な方向を軸として回転する、というものである。な
お、前述した通り、領域Ｂにおける平行光のモードフィ
ールド形状を正確に把握することは困難であるため、こ
の工程では概略の配置調整が行われる。

【００２７】このようにコリメータレンズ２を所定位置
に固定した後、第三工程に移る。この第三工程は、集光
レンズ３（対称レンズ）を固定するものであり、次のよ
うな手順で行われる。図３に示すように、まず集光レン
ズ３を光路上Ｂ領域に配置する。これにより前記平行光
はＣ領域において略円形モードフィールドの集束光へと
変換される。次に、集光レンズ３の配置調整を行うた
め、前記集束光の最集束位置に光ファイバ４端面のモー
ドフィールド部が一致するように光ファイバ４を配置し
て一時的に固定する。また光ファイバ４の末端を光量計
測手段と接続する。しかる後、集光レンズ３を動かしな
がら、光ファイバ４に入射する光量を前記光量計測手段
で調べて、前記光量が最大となるような配置になったと
ころで集光レンズ３を固定する。ここで、集光レンズ３
の動かし方はコリメータレンズ２の場合と同様である。

【００２８】このように集光レンズ３を固定した後、補
償レンズ５（非対称レンズ）を固定する第四工程に移
る。ここで補償レンズ５は、例えば図４と図５に示した
ように、透過光のモードフィールド形状に所定の変形を
加えることができるように、光入射面、光出射面を特殊
な回転非対称な曲面形状に成型したものを用いる。この
第四工程は次のような手順で行われる。図６に示すよう
に、まず、補償レンズ５をコリメータレンズ２と集光レ
ンズ３との間の所定位置に配置する。これによりＢ領域
の平行光はＤ領域において若干収束性を有する光へと変
換される。次に、前記第三工程で集光レンズ３に対して
行ったのと同様に、補償レンズ５を移動、回転させ、光
ファイバ４に入射する光を円形化させて入射光量を最大
にした上で、補償レンズ５を固定する。

【００２９】最後に第五工程として、一時的に固定して
おいた光ファイバ４を再び自由に動かせる状態にして、
再度精密に配置調整を行う。そして光ファイバ４に入射
する光量が最大となったところで、光ファイバ４を固定
する。

【００３０】このような手順により製造されたＬＤモジ
ュールでは、従来よりも非常に高い光出力が得られた。

【００３１】ここでは、実施例としてＬＤモジュールの
補償レンズ５のレンズ形状として図４、図５の形状を示
したが、本発明に用いる補償レンズの形状はこれに限定
されるものではなく、例えばレンズの片面のみを回転非
対称とした形状等であってもよい。

【００３２】また、本実施の形態の一例で製造されたＬ
Ｄモジュールは、発光素子１、コリメータレンズ２、補
償レンズ５、集光レンズ３、光ファイバ４からなるもの
であったが、これらに加えて、他のレンズ等を配置、固
定することもできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明のＬＤモジュールの製造方法によ
れば、コリメータレンズ、集光レンズの配置調整を行な
った後、非球面の補償レンズの配置調整を行うので、容
易に高い光結合効率を得ることができ、発光素子と光フ
ァイバのモードフィールド形状が異なる場合であって
も、容易に高い光結合効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の一例となるＬＤモジュ
ールの製造方法の一工程を示す説明図。

【図２】 本発明の実施の形態の一例となるＬＤモジュ
ールの製造方法の一工程を示す説明図。

【図３】 本発明の実施の形態の一例となるＬＤモジュ
ールの製造方法の一工程を示す説明図。

【図４】 本発明の実施の形態の一例となるＬＤモジュ
ールの製造方法に使用する補償レンズの一例を示した横
側面図。

【図５】 本発明の実施の形態の一例となるＬＤモジュ
ールの製造方法に使用する補償レンズの一例を示した縦
側面図。

【図６】 本発明の実施の形態の一例となるＬＤモジュ
ールの製造方法の一工程を示す説明図。

【図７】 従来のＬＤモジュールの製造方法の一工程を
示す説明図。

【図８】 従来のＬＤモジュールの製造方法の一工程を
示す説明図。

【図９】 従来のＬＤモジュールの製造方法の一工程を
示す説明図。

【符号の説明】

１ 発光素子 ２ コリメータレンズ ３ 集光レンズ ４ 光ファイバ ５ 補償レンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子、コリメータレンズ、回転非対
   称体の補償レンズ、集光レンズ、および光ファイバを具
   備するレーザダイオードモジュールの製造方法におい
   て、 前記発光素子を固定し、該発光素子の出射光路上に前記
   コリメータレンズと前記集光レンズを順に固定した後、 前記コリメータレンズと前記集光レンズとの間で、前記
   補償レンズを位置調整して、前記光ファイバに入射する
   光が最大光量になるように配置し、 この状態で前記補償レンズを固定することを特徴とする
   レーザダイオードモジュールの製造方法。