JPS587652Y2 - レンズ付半導体発光素子 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は光ファイバを伝送路とする光通信において、出
力光を光ファイバへ入射させるに適したレンズ付半導体
発光素子に関する。

近年、光半導体素子や光ファイバの高品質化にともなっ
て光通信、特に光ファイバを伝送路とする光通信の実用
化が急速に進みつつある。

このような光ファイバを用いる通信方式においては、現
在、光源である半導体発光素子の出力光を集束して光フ
ァイバへ入射させる機能としての光結合手段の開発が重
要な課題のひとつとなっている。

この光結合手段としては、既に集束性光伝送体、円柱状
のレンズ、光ファイバの先端部を溶かして作った半球状
のレンズおよび微小な球レンズ等を使ったものが報告さ
れている。

しかし、集束性光伝送体や円柱状のレンズの使用は取付
けにスペースをとるばかりでなく、短波長のものには不
向きであり、また、光フアイバ先端にレンズを形成した
ものはファイバの位置ずれによって機能低下を生ずる。

微小な球レンズの使用に対しては、球レンズを面発光型
発光ダイオードの出射面に接着する方法や光ファイバの
先端に取付ける方法等が報告されているが、このうち発
光ダイオードの出射面に接着する方法では素子の寿命へ
の悪影響が生じ得るし、又光フアイバ先端に取付ける方
法では上述のものと同じく球レンズを取付けた光フアイ
バ先端部の位置ずれによる結合効率の低下が著しい等、
信頼性や製作面で問題があった。

さらに、球レンズによれば高い結合効率が得られるけれ
ど、球レンズの直径が２００〜３００μｍのように非常
に小さいので、取付け、調整が容易ではない等の欠点が
あった。

本考案の目的は、上記の問題点を解決し、効率的に出力
光を光ファイバへ入射させることのできる信頼性と生産
性に優れたレンズ付半導体発光素子を提供するにある。

本考案によれば、半導体発光素子と、該半導体発光素子
の出力光を集束するほぼ球状のレンズと、該レンズを先
端に備えて、前記半導体発光素子の出力光の光路上で前
記レンズの位置を決めるように設けられた棒状の保持体
とによって構成されたレンズ付半導体発光素子が得られ
る。

次に図面を参照して本考案によるレンズ付半導体発光素
子を詳細に説明する。

第１図は本考案の第１の実施例の構造を示す斜視図であ
る。

図において、シリコンウェハをエツチングして適当な段
部２や溝３を設けたヒートシンク１には半導体レーザ４
が接着部５で錫によって融着されている。

球レンズ７及び保持部８はガラス製で、保持部８をメタ
ライズした後ヒートシンク１の溝３に錫で融着しである
。

そして、半導体レーザ４の光出射面６から出た出力光９
は球レンズ７で集束したのち光ファイバ１０に入射され
る。

保持部８は直径１００μｍのガラス棒でつくられ、その
先端を融かして直径２５０μｍの球レンズ７が形成され
でいる。

上記実施例においては、球レンズ７は半導体レーザ４か
ら離れて固定されているので半導体レーザ４の寿命に悪
影響を与えることはない。

又、光ファイバ１０の入射端は球レンズ７を出射したビ
ームに対して位置合わせすれば良く、従来技術における
ごとく球レンズ７を光ファイバ１０の先端１４に取付け
て一体で位置合わせする場合に比較して光ファイバ１０
の先端１４の位置ずれによる結合効率の低下の程度が小
さく、そのために調整が容易となる。

さらに球レンズ７はガラス棒の先端を融かして作られて
いるから、製造は容易でしかも安価であり、又半導体レ
ーザ４に対する位置合わせや固定等の作業を保持部８を
介して行うことができるから、組立がきわめて簡単であ
る。

なお、この球レンズの開口角は約４０°と大きく、結合
効率を約５０％と比較的大きくとることができるから、
信頼性を高める上に効果的である。

第２図は本考案の第２の実施例の構造を示す斜視図であ
る。

図においては第１の実施例と同様に段部１２や溝１３を
設けたヒートシンク１１には半導体レーザ４が錫で融着
されており、又、球レンズ７及び保持部８も第１の実施
例と同様に構成されている。

しかし、この実施例においては、部分的にメタライズさ
れた光ファイバ１０が溝１３のなかで錫によって融着固
定されており、その光ファイバ１０に半導体レーザ４の
出力光９が入射するように球レンズ７を位置合わせした
後、保持部８が接着剤１５によってヒートシンク１１に
固定されている。

上記第２の実施例では、光ファイバ１０に直接外力が加
わっても、ヒートシンク１１に固く融着固定されている
ので、先端１４は位置ずれを起こし難い。

一方、半導体レーザ４や球レンズ７は十分軽量であるか
ら振動等の外力によって位置ずれを起こすことはない。

従って、このような構造においては、半導体発光素子、
レンズおよび光ファイバの三者の位置がそれぞれ安定す
るので極めて信頼性の高い半導体発光素子の光結合手段
が得られる。

なお、本考案によれば、以上の実施例の他にいろいろな
変形が考えられる。

例えば、半導体レーザ４の代りに発光ダイオ−ドを使用
することもできるし、ヒートシンクとして銅製やダイア
モンド製のものを使うこともできる。

また、保持部８としてガラス以外の棒を使用し、その棒
の先端に接着剤等で球レンズ７を取付けることもできる
。

以上に説明したごとく、本考案による半導体発光素子の
結合部を半導体発光素子の光出射端面や光ファイバの先
端に直接球レンズを固定することなく、棒状の保持体を
介して保持するように構成することによって、発光素子
の寿命に対する悪影響や光フアイバ先端の位置ずれによ
る結合効率の低下を少なくすることができるばかりでな
く、位置調整や組立が極めて容易となり、高い信頼性と
生産性が得られる点においてその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第１の実施例を示す斜視図、第２図は
同じく第２の実施例を示す斜視図である。 図において、１．１１はヒートシンク、２，１２はヒー
トシンク上に形成された段部、３，１３はヒートシンク
上に形成された溝、４は半導体レーザ、５は半導体レー
ザの接着部、６は光出射面、７は球レンズ、８は保持部
、９は出力光、１０は光ファイバ、１４は光ファイバ１
０の先端、１５は接着剤である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 半導体発光素子と、該半導体発光素子の出力光を集束す
   るほぼ球状のレンズと、該レンズを先端に備えて、前記
   半導体発光素子の出力光の光路上で前記レンズの位置を
   決めるように設けられた棒状の保持体とによって構成さ
   れたレンズ付半導体発光素子。