JPS60258993A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPS60258993A
JPS60258993A JP59114552A JP11455284A JPS60258993A JP S60258993 A JPS60258993 A JP S60258993A JP 59114552 A JP59114552 A JP 59114552A JP 11455284 A JP11455284 A JP 11455284A JP S60258993 A JPS60258993 A JP S60258993A
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JP
Japan
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light emitting
semiconductor light
light
rod lens
reflective surface
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JP59114552A
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English (en)
Inventor
Katsuyuki Imoto
克之 井本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H01S5/02326Arrangements for relative positioning of laser diodes and optical components, e.g. grooves in the mount to fix optical fibres or lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • H01S5/0651Mode control
    • H01S5/0653Mode suppression, e.g. specific multimode
    • H01S5/0654Single longitudinal mode emission
    • HELECTRICITY
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体発光装置に関する。
(発明の背景〕 半導体発光素子、特に半導体レーザ(以下。
LDと略称する。)を用いた光通信システムでは。
LDの後方出射光を光電変換器で光電変換してモニタ信
号として用いたり、その出力をLD駆動回(2) 路を通してLDにフィードバックし、光電気負帰還を行
なったり、あるいは後方出射光を強制的にLDにもどし
て光フィードバックを行なう方法などが使われている。
この場合に、後方出射光をできるだけ多くとりだすこと
が重要である。しかし、従来法ではLDのマウント構造
に制約を受けるとか、LDの放熱効率が下がるなどの理
由で、第1図のような構造のものが主流をしめている。
これはLDIの後方出射光7が集まる近辺に受光素子5
を配置させて後方出射光7をとりだすようにした構成で
ある。しかし、LDの後方出射光7は拡がりをもつため
、この構成ではサブマウント2の表面でその一部が反射
してさらに拡がり、あるいは干渉しあったりして受光素
子5で効率よく受光できないという問題があった。また
、LDIの歪を補償するために受光素子5の出力をLD
駆動回路を通してLDにフィードバックする際に、上述
、 の如く後方出射光の一部し力゛受光できなし゛ため
番;充分な歪補償が困戴という問題があった。
この対策案として、サブマウント2にV溝(図(3) 示せず)を形成させ、そのV溝に前方側のロッドレンズ
8と同じロッドレンズ(図示せず)を設けて後方出射光
を受光素子5に集光させるアイデアがあるが、LDIの
そばにV溝を形成させることは機械工作上極めてむずか
しく、またたとえできたとしてもLDの放熱効率が極端
に低下するためにLDの寿命を劣化させるという逆効果
もあり、現状ではこれらの問題を解決させることのでき
る構造は見い出されていない。なお第1図において、3
は金属(たとえば銅)のヒートシンク、4は受光素子5
のサブマウント、6は前方出射光、9は光ファイバであ
る。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、半導体発光素子の後方出射光をその素
子の放熱効率を低下させることなく高効率で取り出す装
置と、その後方出射光を用いて光モニタ、光電気負帰還
、および光フィードバックを行なう装置を提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明は反射面付ロッドレンズ(屈折率分布型)(4) をLDの後方のサブマウント上にハンダ付けなどにより
固定配置させ、そのロッドレンズの後に受光素子を配置
させた構成の装置である。また受光素子の出力をLD駆
動回路を通してLDにフィードバックするようにした装
置である。さらに、上記反射面付ロッドレンズとして、
全長が0.20〜0.30 ピッチで反射面の畏さも同
様の長さのもの以外に、全長が約172ピツチで反射面
の長さが約174ピツチのものを用い、LDの後方出射
光を上記ロッドレンズで2分配し、一方の分配出力側に
は受光素子を、他方の分配出力側には所望の反射率の膜
を有するガラス板を配置した構成の装置である。
本発明によれば、反射面付ロッドレンズの反射面は平坦
であるので、サブマウント上にハンダ付けなどにより容
易に固定でき、またLDの後方近傍に接近配置させるこ
とができるので、LDの後方出射光のほとんどすべてを
このロッドレンズ内に入射させることができる。そして
このロッドレンズ内に入射した光線のうち、反射面によ
って反(5) 射されない光線は、通常の屈折率分布型ロッドレンズを
通過するときと同様の振舞いをして上記ロッドレンズ(
長さ0.20〜0.30ピツチの場合、)の反射端面近
傍に集光され、また反射面によって一度反射された光線
も反射の後はあたかも反射面に対し対称な光線が通常の
屈折率分布型ロッドレンズを通過するときと同様な振舞
いをして反対端面近傍に集光される。したがってとのロ
ッドレンズの反対端面近傍に受光素子を配置させておけ
ば、極めて高結合率でLDの後方出射光を受光すること
できる。またLDのサブマウント上は何ら切断あるいは
掘削などの加工をしないので放熱効果は低下せず、逆に
反射面付ロッドレンズの反射面を上記サブマウント上に
ハンダ付けするのでこれによる放熱効果の向上を期待で
きる。さらに、LDの後方出射光を畏さが1/2ピツチ
の反射面付ロッドレンズを用いることにより2分配させ
一方は光電気負帰還用信号として、他方はLD側へ強制
的にもどさせる光フイードバツク用として用いることに
より、低歪化、低雑音化、発振スペ(6) クトルの安定化を同時に満足させることができる。
〔発明の実施例〕
第2図に本発明の半導体発光装置の一実施例を示す、1
0は反射面付ロッドレンズであり、反射面11がサブマ
ウント2上にハンダ付けされている。反射面付ロッドレ
ンズ10の構造は第3図(a)〜(c)のようなものが
使える。すなわち、(a)のようにロッドレンズ10の
中心軸より半割りとし、その半割り面に反射面11を形
成した構成、(b)、((りのようにロッドレンズの中
心軸より下側部分を切断してその切断面に反射面11を
形成した構成のものが使える。
その長さΩはLDと反射面付ロッドレンズとの距離Qt
、反射面付ロッドレンズと受光素子との距* (l S
+−1受光素子の有効受光面積、LDの発振波長などに
依存するが、通常0.20〜0.30ピツチの間から選
ぶ。たとえば、LDの発振波長が1.3μmの場合、Ω
□=1.0閣、Ω、=0.29ピッチ、fl、=2.5
1■が好ましい。またQ。
=0.5閣とすると、Ω=0.29ピッチ、Ω2=(7
) 4.13mが好ましい値であった。Q、を非常に小さい
値に選べば、LDの後方出射光のほとんどすべてを反射
面付ロッドレンズ内に入射させることができる。そして
上記入射光のうち1反射面によって反射されない光線は
、通常の屈折率分布型ロッドレンズを通過するときと同
様の振舞いをし、反射面によって一度反射される光線は
1反射の後はあたかも反射面に対し対称な光線が通常の
屈折率分布型ロッドレンズを通過するときと同様の振舞
いをする。そしてこれらロッドレンズ内を伝搬した光線
は受光素子端面上に効率よく入射されて大信号の光電変
換出力となる。
第4図は本発明の半導体発光装置の別の実施例である。
これは反射面付ロッドレンズ12として、第5図に示す
ようなものを用いた場合である。すなわち1反射面付ロ
ンドレンズ12として、長さを約1/2ピツチとし、反
射面11の長さを約1/4ピツチとしたものを用いた場
合で、LDの後方出射光を上記ロッドレンズ12内に入
射させた後、ロッドレンズの反対面側に上記光を2分配
(8) させるようにしたものである。そして、2分配された光
の一方は受光素子5に入射させ、もう一方は所望の反射
率を有するガラス板13に入射させるようにしたもので
ある。ガラス板13に入射した光の一部は所望の反射率
で反射されてロッドレンズ12内を逆に伝搬し、LD側
へもどされ、光フィードバックがなされるように構成さ
れている。
これにより、LDの縦モードを拡げ、その可干渉性を低
下させ、モーダル雑音、モーダル歪を低減させることが
できる。なお、反射面の長さを変えることにより2分配
信号の分配比を変えることができる。すなわち、光フイ
ードバツク量をこれによっても制御することができる。
ガラス板13の反射率を変えても光フイードバツク量を
制御できることは勿論である。また反射膜はガラス板1
3上に形成させる以外に、ガラス棒、光フアイバ端面な
どに形成させ、これらに光を入射させるようにしてもよ
い。
第6図は第4図の装置を用いて構成した本発明の半導体
発光装置の実施例である。これは光ブイ(9) −ドパツクによるモーダル雑音、モーダル歪の低減化、
光電気負帰還によるLDの歪補償、高周波重畳法による
モーダル雑音、モーダル歪の低減化をはかったブロック
構成である。その動作について述べる。入力情報信号1
6は電圧−電流変換回路15の一方に入力端に入力され
、もう一方の入力端に入力された受光素子の光電変換信
号を増幅器14で増幅した信号20と共に電流変換され
る。
そして電圧−電流変換回路15の出力電流は高周波電流
発生回路19の信号とバイアス電流発生回路17の信号
と共に加算回路18に入力されて加算され、加算回路1
8の出力信号はLDIに送られる。LDlの前方出射光
6はロッドレンズ8を通して光ファイバ9に結合され、
後方出射光の一部は矢印7aのごとく受光素子5と、所
望の反射率を有するガラス板13へ送られる。ガラス板
13へ送られた光信号7bの一部あるいは全部は矢印2
2のとと<LDへもどされる。
本発明は上記実施例に限定されない。たとえば、LDI
とロッドレンズ8の間、LDlと反射面付(10) ロッドレンズ10あるいは12の間に光ビームを平行光
に変換する球レンズ、または円柱レンズを挿入する構成
のものにも適用できる。この場合、ロッドレンズ8、反
射面付ロッドレンズ10の長さは0.25 ピッチ前後
が好ましい。ロッドレンズ8、反射面付ロッドレンズ1
0,12の天端面は反射防止用のために斜め(8°前後
)光学鏡面研磨をほどこすか、あるいはその面に反射防
止用コーテイング膜をほどこしてもよい、またLD以外
に、発光ダイオードにも適用できることは言うまでもな
いことである。第6図において、伝送すべき入力情報信
号へ高周波信号を重畳する方法として、加算回路の代り
に乗算回路を用いて実現してもよい。
〔発明の効果〕 本発明によれば、次のような効果がある。
(1)半導体発光素子の後方出射光をその素子の放] 
熱動*″!″′F″″’5f6=kft<、mL:rN
J:、*−tk6と同時に極めて高い効率で上記光を受
光素子に導くことができる。
(11) (2)前方出射光とほぼ同じような光出力レベル、光ス
ペクトル特性をもった光信号を受光素子に導くことがで
きるので、光電気負帰還により半導体発光素子の非直線
性によって生ずる歪の補償が容易である。
(3)後方出射光を2分配することができ、その分配比
も反射面付ロッドレンズの反射面の長さを変えることに
より、あるいはガラス面に形成した反射膜の反射率を変
えることにより制御することができる。また上記反射膜
で後方出射光の一部をLD側へ強制的にもどすことによ
り光フィードバックを実現させ、モーダル雑音、モーダ
ル歪の低減化が可能となる。
(4)光フィードバックと光電気負帰還を併用したまっ
たく新構成の装置を提供でき、LDの非直線性による歪
の補償と、モーダル雑音、モーダル歪の低減を達成する
ことが可能である。さらにこれに高周波重畳法も併用す
ることができるのでより一層のモーダル雑音、モーダル
歪の低減を期待できる。
(12)
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体発光装置の概略図、第2図および
第4図は本発明の半導体発光装置の実施例、第3図およ
び第5図は本発明に用いる反射面付ロッドレンズの概略
図、第6図は第4図の装置を用いて構成した本発明の半
導体発光装置の実施例である。 1・・・半導体発光素子、2,4・・・サブマウント、
3・・・ヒートシンク、5・・・受光素子、6・・・前
方出射光、7・・・後方出射光、8・・・ロッドレンズ
、9・・・光ファイバ、10,12・・・反射面付ロッ
ドレンズ、11・・・反射面、13・・・反射膜付ガラ
ス板、14・・・増幅器、15・・・電圧−電流変換回
路、16・・・入力情報信号、17・・・バイアス電流
発生回路、18・・・加算回路、19・・・高周波電流
発生回路、20・・・フィー(13) 第1図 第 3 図 (I2−)(b) (C) 第4図 第5図 第 6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体発光素子の後方出射光側に反射面付ロッドレ
    ンズを介して受光素子を配置させ、該後方出射光を受光
    するようにした半導体発光装置。 2、反射面付ロッドレンズの全長が0.20〜0.30
     ピッチで反射面の長さも全長にわたって形成したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体発光装
    置。 3、反射面付ロッドレンズの全長が約172ピツチで反
    射面の長さが0.20〜0.30ピツチの範囲にあるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体発光
    装置。 4、半導体発光素子の後方出射光を反射面付ロッドレン
    ズで2つの光信号に分配し、一方の分配出力側には受光
    素子を、他方の分配出力側には所望の反射率の膜を有す
    るガラス板を配置したことを特徴とする特許請求の範囲
    第3項記載の半導体発光装置。 (1) 5、受光素子の出力信号を半導体発光素子の駆動回路を
    通して該半導体発光素子にフィードバックし、光電気負
    帰還を行なったことを特徴とする特許請求の範囲第1〜
    4項記載の半導体発光装置。 6、伝送すべく入力情報信号に高周波信号を重畳させた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の半導体発
    光装置。 7、半導体発光素子と反射面付ロッドレンズとの間に光
    ビームを平行に変換するレンズを挿入したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1〜6項記載の半導体発光装置。
JP59114552A 1984-06-06 1984-06-06 半導体発光装置 Pending JPS60258993A (ja)

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JP (1) JPS60258993A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05206578A (ja) * 1991-10-11 1993-08-13 American Teleph & Telegr Co <Att> 外部キャビティダイオードレーザ
EP0713271A1 (en) * 1994-11-18 1996-05-22 Nortel Networks Corporation Injection laser assembly incorporating a monitor photosensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05206578A (ja) * 1991-10-11 1993-08-13 American Teleph & Telegr Co <Att> 外部キャビティダイオードレーザ
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