JPH0996745A - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
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- JPH0996745A JPH0996745A JP25538595A JP25538595A JPH0996745A JP H0996745 A JPH0996745 A JP H0996745A JP 25538595 A JP25538595 A JP 25538595A JP 25538595 A JP25538595 A JP 25538595A JP H0996745 A JPH0996745 A JP H0996745A
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- Japan
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- semiconductor laser
- optical fiber
- face
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- waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い結合効率及び高い歩留まりが得られる半
導体レーザモジュールを提供すること。 【解決手段】 垂直もしくは水平方向の幅を狭くした導
波路からなるスポットサイズ変換領域を有する半導体レ
ーザ１０と、レーザ光を外部に出力するための光ファイ
バまたは光導波路２０とを、その出射端面１１と入射端
面２１が、非ガウス形状を有する半導体レーザ１０の出
射光のスポットサイズの大きさとガウス形状を有する光
ファイバ２０のスポットサイズの大きさとが最も近くな
る間隔Ｘを隔てて対向配置される如く固定基板３０上に
固定・保持することにより、半導体レーザ１０を破壊す
る恐れが少なくかつ効率の高い結合を実現する。
導体レーザモジュールを提供すること。 【解決手段】 垂直もしくは水平方向の幅を狭くした導
波路からなるスポットサイズ変換領域を有する半導体レ
ーザ１０と、レーザ光を外部に出力するための光ファイ
バまたは光導波路２０とを、その出射端面１１と入射端
面２１が、非ガウス形状を有する半導体レーザ１０の出
射光のスポットサイズの大きさとガウス形状を有する光
ファイバ２０のスポットサイズの大きさとが最も近くな
る間隔Ｘを隔てて対向配置される如く固定基板３０上に
固定・保持することにより、半導体レーザ１０を破壊す
る恐れが少なくかつ効率の高い結合を実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用の光源等
として用いられる半導体レーザモジュールに関するもの
である。
として用いられる半導体レーザモジュールに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の半導体レーザモジュールの
一例を示すもので、半導体レーザ１から出射されたレー
ザ光をレンズ２，３を用いて集光し、光ファイバ４の端
面に入射し、該光ファイバ２を介して外部に出力する如
く構成されている。
一例を示すもので、半導体レーザ１から出射されたレー
ザ光をレンズ２，３を用いて集光し、光ファイバ４の端
面に入射し、該光ファイバ２を介して外部に出力する如
く構成されている。
【０００３】また、図２は従来の半導体レーザモジュー
ルの他の例を示すもので、レーザ光のスポットサイズを
拡大するスポットサイズ変換領域を有する半導体レーザ
５を用いることにより、レンズを用いることなく、レー
ザ光を光ファイバ４の端面に高い結合効率で入射し得る
如く構成されている。
ルの他の例を示すもので、レーザ光のスポットサイズを
拡大するスポットサイズ変換領域を有する半導体レーザ
５を用いることにより、レンズを用いることなく、レー
ザ光を光ファイバ４の端面に高い結合効率で入射し得る
如く構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した従
来のスポットサイズ変換領域を有する半導体レーザを用
いた半導体レーザモジュールでは、該半導体レーザの出
射端面と光ファイバの入射端面との間隔をゼロとする、
即ち最も近接して配置した場合に結合効率が最高になる
と考えられていた。このため、これらをいかに接近させ
て構成するかに主眼が置かれ、光ファイバの端面を半導
体レーザの端面に接触させて該半導体レーザを破壊して
しまうことが多く、高い歩留まりが得られないという問
題があった。
来のスポットサイズ変換領域を有する半導体レーザを用
いた半導体レーザモジュールでは、該半導体レーザの出
射端面と光ファイバの入射端面との間隔をゼロとする、
即ち最も近接して配置した場合に結合効率が最高になる
と考えられていた。このため、これらをいかに接近させ
て構成するかに主眼が置かれ、光ファイバの端面を半導
体レーザの端面に接触させて該半導体レーザを破壊して
しまうことが多く、高い歩留まりが得られないという問
題があった。
【０００５】本発明の目的は、高い結合効率及び高い歩
留まりが得られる半導体レーザモジュールを提供するこ
とにある。
留まりが得られる半導体レーザモジュールを提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では前記課題を解
決するため、半導体レーザから出射されたレーザ光を光
ファイバまたは光導波路を介して外部に出力する半導体
レーザモジュールにおいて、垂直もしくは水平方向の幅
を狭くした導波路からなるスポットサイズ変換領域を有
する半導体レーザを用いるとともに、非ガウス形状を有
する前記半導体レーザの出射光のスポットサイズの大き
さとガウス形状を有する前記光ファイバまたは光導波路
のスポットサイズの大きさとが最も近くなるように、前
記半導体レーザの出射端面と前記光ファイバまたは光導
波路の入射端面との間隔を設定した。
決するため、半導体レーザから出射されたレーザ光を光
ファイバまたは光導波路を介して外部に出力する半導体
レーザモジュールにおいて、垂直もしくは水平方向の幅
を狭くした導波路からなるスポットサイズ変換領域を有
する半導体レーザを用いるとともに、非ガウス形状を有
する前記半導体レーザの出射光のスポットサイズの大き
さとガウス形状を有する前記光ファイバまたは光導波路
のスポットサイズの大きさとが最も近くなるように、前
記半導体レーザの出射端面と前記光ファイバまたは光導
波路の入射端面との間隔を設定した。
【０００７】本発明によれば、スポットサイズ変換領域
を有する半導体レーザから出射されるレーザ光の非ガウ
ス形状に基づく最適な間隔を設定し得るため、半導体レ
ーザと光ファイバまたは光導波路とを高い効率をもって
結合でき、また、これによって従来のように半導体レー
ザの出射端面と光ファイバの入射端面とをむやみに接近
させる必要がなくなり、高い歩留まりが得られる。な
お、前述した間隔は、具体的には動作波長の７倍以上２
５倍以下に設定すれば良い。
を有する半導体レーザから出射されるレーザ光の非ガウ
ス形状に基づく最適な間隔を設定し得るため、半導体レ
ーザと光ファイバまたは光導波路とを高い効率をもって
結合でき、また、これによって従来のように半導体レー
ザの出射端面と光ファイバの入射端面とをむやみに接近
させる必要がなくなり、高い歩留まりが得られる。な
お、前述した間隔は、具体的には動作波長の７倍以上２
５倍以下に設定すれば良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面に従って本発明を詳細
に説明する。
に説明する。
【０００９】図３は本発明の半導体レーザモジュールの
実施の形態の一例を示すもので、図中、１０は垂直もし
くは水平方向の幅を狭くした導波路からなるスポットサ
イズ変換領域を有する半導体レーザ、２０は半導体レー
ザ１０からのレーザ光を外部に出力するための光ファイ
バ、３０は前記半導体レーザ１０及び光ファイバ２０を
そのレーザ光の出射端面１１と入射端面２１とが後述す
る間隔Ｘを隔てて対向配置される如く固定・保持する固
定基板である。
実施の形態の一例を示すもので、図中、１０は垂直もし
くは水平方向の幅を狭くした導波路からなるスポットサ
イズ変換領域を有する半導体レーザ、２０は半導体レー
ザ１０からのレーザ光を外部に出力するための光ファイ
バ、３０は前記半導体レーザ１０及び光ファイバ２０を
そのレーザ光の出射端面１１と入射端面２１とが後述す
る間隔Ｘを隔てて対向配置される如く固定・保持する固
定基板である。
【００１０】半導体レーザ１０は、図４に示すように半
導体レーザの通常の活性領域１２の先端にレーザ光のス
ポットサイズを拡大するスポットサイズ変換領域１３が
付加されている。スポットサイズ変換領域１３は図示の
如く、活性層の垂直（もしくは水平）方向の幅を狭くし
てなるもので、これによってビームを閉じ込めきれなく
なり、逆にビームが広がっていくことを利用している。
従って、出射端面１１でのビームの形状はガウス形状で
はなく、ビームのピーク点強度が著しく強い非ガウス形
状となっている。しかし、出射後、空間を伝搬していく
に従って回折効果によりビーム中心部が急速に広がり、
特定の距離にてガウス状に近い形状となり、しかもその
スポットサイズが光ファイバのそれとほぼ同じ大きさに
なる。
導体レーザの通常の活性領域１２の先端にレーザ光のス
ポットサイズを拡大するスポットサイズ変換領域１３が
付加されている。スポットサイズ変換領域１３は図示の
如く、活性層の垂直（もしくは水平）方向の幅を狭くし
てなるもので、これによってビームを閉じ込めきれなく
なり、逆にビームが広がっていくことを利用している。
従って、出射端面１１でのビームの形状はガウス形状で
はなく、ビームのピーク点強度が著しく強い非ガウス形
状となっている。しかし、出射後、空間を伝搬していく
に従って回折効果によりビーム中心部が急速に広がり、
特定の距離にてガウス状に近い形状となり、しかもその
スポットサイズが光ファイバのそれとほぼ同じ大きさに
なる。
【００１１】図５は波長１．３μｍ帯のスポットサイズ
変換領域を有する半導体レーザと光ファイバとの間隔を
変化させた時の結合効率の計算値及び実測値を示すもの
である。図中、点線はビームがガウス形状であるとして
計算した従来の計算値、実線はビームが非ガウス形状で
あるとして計算した本発明の計算値である。レーザの出
射端面の導波路厚は０．１μｍ、幅は１．５μｍであ
る。●点は実測値であり、本発明の計算値の方が良く一
致しており、特に２０μｍ（波長の１５倍）以下の領域
で結合効率が逆に低下している部分が一致している。
変換領域を有する半導体レーザと光ファイバとの間隔を
変化させた時の結合効率の計算値及び実測値を示すもの
である。図中、点線はビームがガウス形状であるとして
計算した従来の計算値、実線はビームが非ガウス形状で
あるとして計算した本発明の計算値である。レーザの出
射端面の導波路厚は０．１μｍ、幅は１．５μｍであ
る。●点は実測値であり、本発明の計算値の方が良く一
致しており、特に２０μｍ（波長の１５倍）以下の領域
で結合効率が逆に低下している部分が一致している。
【００１２】また、図６、図７、図８、図９は半導体レ
ーザと光ファイバとの間隔を変化させた時の結合損（結
合効率の逆数）の計算値を示すもので、半導体レーザ
（組成：１．１μｍバンドギャップ、層厚０．１μｍ）
の導波路幅をそれぞれ０．７５μｍ、１．０μｍ、１．
５μｍ、２．０μｍとした場合の光ファイバとの結合損
を、スポットサイズの異なる３種類（３μｍ、４μｍ、
５μｍ）の光ファイバについて詳細に計算した結果であ
る。光ファイバのスポットサイズが４μｍ及び５μｍの
場合（１．３μｍ及び１．５５μｍ帯の光ファイバの典
型値）、いずれもレーザとファイバとの間隔が２０μｍ
前後で最も結合損が小さくなることが分かる。
ーザと光ファイバとの間隔を変化させた時の結合損（結
合効率の逆数）の計算値を示すもので、半導体レーザ
（組成：１．１μｍバンドギャップ、層厚０．１μｍ）
の導波路幅をそれぞれ０．７５μｍ、１．０μｍ、１．
５μｍ、２．０μｍとした場合の光ファイバとの結合損
を、スポットサイズの異なる３種類（３μｍ、４μｍ、
５μｍ）の光ファイバについて詳細に計算した結果であ
る。光ファイバのスポットサイズが４μｍ及び５μｍの
場合（１．３μｍ及び１．５５μｍ帯の光ファイバの典
型値）、いずれもレーザとファイバとの間隔が２０μｍ
前後で最も結合損が小さくなることが分かる。
【００１３】レーザの導波路幅に対するスポットサイズ
及び結合損が最小になる光ファイバ（スポットサイズ４
μｍ）との間隔及びその時の結合損を図１０に示す。同
図から分かるように、いずれの場合も間隔を２０μｍ付
近にとると最小結合損が得られる。つまり、結合導波路
幅よりも導波路幅が小さい微小コアのレーザでは、いず
れの場合も約２０μｍ程度の間隔で最小の結合損が得ら
れる。
及び結合損が最小になる光ファイバ（スポットサイズ４
μｍ）との間隔及びその時の結合損を図１０に示す。同
図から分かるように、いずれの場合も間隔を２０μｍ付
近にとると最小結合損が得られる。つまり、結合導波路
幅よりも導波路幅が小さい微小コアのレーザでは、いず
れの場合も約２０μｍ程度の間隔で最小の結合損が得ら
れる。
【００１４】図１１はコアの形状が円形の１．３μｍ帯
の半導体レーザのコア径を変化させた時の光ファイバ
（スポットサイズ５μｍ）との結合損失を、コアの屈折
率ｎ1を３．２６から３．５５まで変化させた場合（但
し、クラッド層は屈折率ｎ2 ＝３．２１のＩｎＰを仮
定）について示したものである。この図は結合損失がレ
ーザのコアの形状には依存せず、コアの断面積にのみ依
存していることを表している。従って、導波路構造が図
４のような層厚テーパー形状のレーザだけではなく、微
小コア形状、層幅テーパー形状、組合せテーパー形状等
であっても同様の効果が得られる。
の半導体レーザのコア径を変化させた時の光ファイバ
（スポットサイズ５μｍ）との結合損失を、コアの屈折
率ｎ1を３．２６から３．５５まで変化させた場合（但
し、クラッド層は屈折率ｎ2 ＝３．２１のＩｎＰを仮
定）について示したものである。この図は結合損失がレ
ーザのコアの形状には依存せず、コアの断面積にのみ依
存していることを表している。従って、導波路構造が図
４のような層厚テーパー形状のレーザだけではなく、微
小コア形状、層幅テーパー形状、組合せテーパー形状等
であっても同様の効果が得られる。
【００１５】図１２は本発明の半導体レーザモジュール
の実施の形態の他の例を示すもので、ここでは平面光波
回路を光導波路として用いた場合の例を示す。即ち、図
中、４０は平面光波回路であり、光ファイバ２０に結合
したコアが露出した入射端面４１に対向する如く半導体
レーザ１０が配置・固定される。この場合も半導体レー
ザの出射端面と入射端面との距離Ｘを２０μｍ前後（１
０μｍから３０μｍ）に設定することによって高い結合
効率が得られる。なお、５０は半導体レーザ１０へ電流
を給電するための電極である。
の実施の形態の他の例を示すもので、ここでは平面光波
回路を光導波路として用いた場合の例を示す。即ち、図
中、４０は平面光波回路であり、光ファイバ２０に結合
したコアが露出した入射端面４１に対向する如く半導体
レーザ１０が配置・固定される。この場合も半導体レー
ザの出射端面と入射端面との距離Ｘを２０μｍ前後（１
０μｍから３０μｍ）に設定することによって高い結合
効率が得られる。なお、５０は半導体レーザ１０へ電流
を給電するための電極である。
【００１６】これまでの説明では波長１．３μｍ帯の半
導体レーザについて述べたが、他の波長帯（例えば、
０．８μｍや１．５５μｍ）の場合でも同様の効果が得
られ、その場合、半導体レーザの出射端面と光ファイバ
または光導波路の入射端面との距離としては、動作波長
の７倍から２５倍までの値が適切である。
導体レーザについて述べたが、他の波長帯（例えば、
０．８μｍや１．５５μｍ）の場合でも同様の効果が得
られ、その場合、半導体レーザの出射端面と光ファイバ
または光導波路の入射端面との距離としては、動作波長
の７倍から２５倍までの値が適切である。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体レーザから出射されたレーザ光を光ファイバまたは
光導波路を介して外部に出力する半導体レーザモジュー
ルにおいて、垂直もしくは水平方向の幅を狭くした導波
路からなるスポットサイズ変換領域を有する半導体レー
ザを用いるとともに、非ガウス形状を有する前記半導体
レーザの出射光のスポットサイズの大きさとガウス形状
を有する前記光ファイバまたは光導波路のスポットサイ
ズの大きさとが最も近くなるように、前記半導体レーザ
の出射端面と前記光ファイバまたは光導波路の入射端面
との間隔を設定したため、スポットサイズ変換領域を有
する半導体レーザから出射されるレーザ光の非ガウス形
状に基づく最適な間隔を設定でき、半導体レーザと光フ
ァイバまたは光導波路とを高い効率をもって結合でき、
また、これによって従来のように半導体レーザの出射端
面と光ファイバの入射端面とをむやみに接近させる必要
がなくなり、高い歩留まりが得られるという利点があ
る。
導体レーザから出射されたレーザ光を光ファイバまたは
光導波路を介して外部に出力する半導体レーザモジュー
ルにおいて、垂直もしくは水平方向の幅を狭くした導波
路からなるスポットサイズ変換領域を有する半導体レー
ザを用いるとともに、非ガウス形状を有する前記半導体
レーザの出射光のスポットサイズの大きさとガウス形状
を有する前記光ファイバまたは光導波路のスポットサイ
ズの大きさとが最も近くなるように、前記半導体レーザ
の出射端面と前記光ファイバまたは光導波路の入射端面
との間隔を設定したため、スポットサイズ変換領域を有
する半導体レーザから出射されるレーザ光の非ガウス形
状に基づく最適な間隔を設定でき、半導体レーザと光フ
ァイバまたは光導波路とを高い効率をもって結合でき、
また、これによって従来のように半導体レーザの出射端
面と光ファイバの入射端面とをむやみに接近させる必要
がなくなり、高い歩留まりが得られるという利点があ
る。
【図１】従来の半導体レーザモジュールの一例を示す構
成図
成図
【図２】従来の半導体レーザモジュールの他の例を示す
構成図
構成図
【図３】本発明の半導体レーザモジュールの実施の形態
の一例を示す構成図
の一例を示す構成図
【図４】本発明で用いる半導体レーザの詳細な構造を示
す図
す図
【図５】半導体レーザと光ファイバとの間隔を変化させ
た時の結合効率の計算値及び実測値を示す図
た時の結合効率の計算値及び実測値を示す図
【図６】半導体レーザと光ファイバとの間隔を変化させ
た時の結合損の計算値を示す図
た時の結合損の計算値を示す図
【図７】半導体レーザと光ファイバとの間隔を変化させ
た時の結合損の計算値を示す図
た時の結合損の計算値を示す図
【図８】半導体レーザと光ファイバとの間隔を変化させ
た時の結合損の計算値を示す図
た時の結合損の計算値を示す図
【図９】半導体レーザと光ファイバとの間隔を変化させ
た時の結合損の計算値を示す図
た時の結合損の計算値を示す図
【図１０】レーザの導波路幅に対するスポットサイズ及
び結合損が最小になる光ファイバとの間隔及びその時の
結合損を示す図
び結合損が最小になる光ファイバとの間隔及びその時の
結合損を示す図
【図１１】半導体レーザのコア径を変化させた時の結合
損の計算値を示す図
損の計算値を示す図
【図１２】本発明の半導体レーザモジュールの実施の形
態の他の例を示す構成図
態の他の例を示す構成図
１０…半導体レーザ、１１…出射端面、１２…活性領
域、１３…スポットサイズ変換領域、２０…光ファイ
バ、２１，４１…入射端面、３０…固定基板、４０…平
面光波回路。
域、１３…スポットサイズ変換領域、２０…光ファイ
バ、２１，４１…入射端面、３０…固定基板、４０…平
面光波回路。
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザから出射されたレーザ光を
光ファイバまたは光導波路を介して外部に出力する半導
体レーザモジュールにおいて、 垂直もしくは水平方向の幅を狭くした導波路からなるス
ポットサイズ変換領域を有する半導体レーザを用いると
ともに、 非ガウス形状を有する前記半導体レーザの出射光のスポ
ットサイズの大きさとガウス形状を有する前記光ファイ
バまたは光導波路のスポットサイズの大きさとが最も近
くなるように、前記半導体レーザの出射端面と前記光フ
ァイバまたは光導波路の入射端面との間隔を設定したこ
とを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 【請求項２】 半導体レーザの出射端面と光ファイバま
たは光導波路の入射端面との間隔を動作波長の７倍以上
２５倍以下に設定した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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25538595A JPH0996745A (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25538595A JPH0996745A (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0996745A true JPH0996745A (ja) | 1997-04-08 |
Family
ID=17278031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25538595A Pending JPH0996745A (ja) | 1995-10-02 | 1995-10-02 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0996745A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008250041A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光モジュール |
| CN110770619A (zh) * | 2017-06-19 | 2020-02-07 | 株式会社藤仓 | 光模块及其制造方法 |
-
1995
- 1995-10-02 JP JP25538595A patent/JPH0996745A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008250041A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光モジュール |
| CN110770619A (zh) * | 2017-06-19 | 2020-02-07 | 株式会社藤仓 | 光模块及其制造方法 |
| US11067753B2 (en) | 2017-06-19 | 2021-07-20 | Fujikura Ltd. | Optical module and method for producing same |
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