JPS61180492A - 光フアイバ付半導体レ−ザ装置 - Google Patents
光フアイバ付半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS61180492A JPS61180492A JP2033385A JP2033385A JPS61180492A JP S61180492 A JPS61180492 A JP S61180492A JP 2033385 A JP2033385 A JP 2033385A JP 2033385 A JP2033385 A JP 2033385A JP S61180492 A JPS61180492 A JP S61180492A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- optical fiber
- semiconductor laser
- stem
- fixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体レーザと光ファイバとを結合した光ファ
イバ付半導体装置に関する。
イバ付半導体装置に関する。
従来の技術
半導体レーザと光ファイバとを結合する場合、半導体レ
ーザから出射される光は通常約２０°程度の広がり角を
持っている。効率よく光ファイバと結合するため、（１
）半導体レーザと元ファイバの間に集光用レンズを設置
する、（２）光ファイバの先に微小レンズを取り付ける
、（３）光ファイバの先端をレンズ状に整形する等の方
法が考えられてきた。
ーザから出射される光は通常約２０°程度の広がり角を
持っている。効率よく光ファイバと結合するため、（１
）半導体レーザと元ファイバの間に集光用レンズを設置
する、（２）光ファイバの先に微小レンズを取り付ける
、（３）光ファイバの先端をレンズ状に整形する等の方
法が考えられてきた。
しかしながらいずれの方法においても、最大の結合効率
を得られる位置に元ファイバを固定する必要がある。そ
のため第５図に示すように、コア部及びクラッド部から
なる光ファイバの芯線１（以後、特に指定しない限り元
ファイバと言う）を直接、固定剤２によりファイバ台８
に固定していた。
を得られる位置に元ファイバを固定する必要がある。そ
のため第５図に示すように、コア部及びクラッド部から
なる光ファイバの芯線１（以後、特に指定しない限り元
ファイバと言う）を直接、固定剤２によりファイバ台８
に固定していた。
なお３はファイバガイド、４は元ファイバのジャケット
、６は半導体レーザ、６はサブマラント、７はステムで
ある（例えば、特公昭５８−２１８９０号公報、特公昭
５８−１２４２８８号公報）。
、６は半導体レーザ、６はサブマラント、７はステムで
ある（例えば、特公昭５８−２１８９０号公報、特公昭
５８−１２４２８８号公報）。
発明が解決しようとする問題点
第５図において元ファイバ１はファイバ台８の上に固定
剤２により固定されているが、ファイバ台８と光ファイ
バ１との間に間隙９が存在し、この間隙９が固定剤２に
より埋められている。この間隙９は、半導体レーザ６と
光ファイバ１との結合効率を最大にするように位置合わ
せを行った後、固定剤２により固定するために生じるも
のである。
剤２により固定されているが、ファイバ台８と光ファイ
バ１との間に間隙９が存在し、この間隙９が固定剤２に
より埋められている。この間隙９は、半導体レーザ６と
光ファイバ１との結合効率を最大にするように位置合わ
せを行った後、固定剤２により固定するために生じるも
のである。
この固定剤による固定方法としては、（１）高分子樹脂
による接着剤により固定する場合あるいは、（２）光フ
ァイバに金属被膜を付着させて半田により固定する場合
がある。半田により固定する場合は、半田に熱を加え溶
融後、硬化する際位置が、１μｍ程度移動するため、最
大効率の結合モジュールを作製するのが困難であった。
による接着剤により固定する場合あるいは、（２）光フ
ァイバに金属被膜を付着させて半田により固定する場合
がある。半田により固定する場合は、半田に熱を加え溶
融後、硬化する際位置が、１μｍ程度移動するため、最
大効率の結合モジュールを作製するのが困難であった。
また接着剤により固定する場合、接着剤の硬化時に位置
合わせを多少再調整することが可能であるが、実際に結
合モジュールを使用する場合、温度変化により結合効率
が劣化すると言う問題があった。これは、第５図におい
て間隙９に存在する接着剤２の熱膨張係数が、通常の金
属に較べて著しく大きいためである。
合わせを多少再調整することが可能であるが、実際に結
合モジュールを使用する場合、温度変化により結合効率
が劣化すると言う問題があった。これは、第５図におい
て間隙９に存在する接着剤２の熱膨張係数が、通常の金
属に較べて著しく大きいためである。
第６図に、コア径が９μｍ、ファイバ径が１２５μｍの
シングルモード光ファイバの先端を直径２５μｍの球状
に加工することにより光の集光作用をもたせた元ファイ
バと半導体レーザを約３０μｍ離して配置した場合、光
ファイバの位置に対する結合効率の変化を示したもので
ある。Ｘ方向は半導体レーザのラテラル方向、Ｙ方向は
半導体レーザの厚さ方向である。結合効率０．８以上を
得るためには、位置合わせの誤差は１．０μｍ以下にす
る必要がある。
シングルモード光ファイバの先端を直径２５μｍの球状
に加工することにより光の集光作用をもたせた元ファイ
バと半導体レーザを約３０μｍ離して配置した場合、光
ファイバの位置に対する結合効率の変化を示したもので
ある。Ｘ方向は半導体レーザのラテラル方向、Ｙ方向は
半導体レーザの厚さ方向である。結合効率０．８以上を
得るためには、位置合わせの誤差は１．０μｍ以下にす
る必要がある。
問題点を解決するための手段
上記問題点を解決する本発明の技術的な手段は元ファイ
バを真空チャックで吸着させながら固定部に固定させ、
その後光ファイバを固定部とともにステムに固定するこ
とである。
バを真空チャックで吸着させながら固定部に固定させ、
その後光ファイバを固定部とともにステムに固定するこ
とである。
作用
この技術的手段による作用は次のようなものである。す
なわち、真空チャックを具備するファイバ固定部により
光ファイバと固定治具との間に間隙が生ずることなしに
光ファイバに固定でき、さらに、固定剤が固化するとき
生じる僅かな位置ずれは、その後固定冶具をステムに固
定する際、再度位置合わせを行うことにより、吸収でき
る。
なわち、真空チャックを具備するファイバ固定部により
光ファイバと固定治具との間に間隙が生ずることなしに
光ファイバに固定でき、さらに、固定剤が固化するとき
生じる僅かな位置ずれは、その後固定冶具をステムに固
定する際、再度位置合わせを行うことにより、吸収でき
る。
この結果、結合方法が持っている最大結合効率が容易に
得られ、かつ温度変化に対しても結合効率が安定な元フ
ァイバ付半導体レーザ装置を得られるようになるのであ
る。
得られ、かつ温度変化に対しても結合効率が安定な元フ
ァイバ付半導体レーザ装置を得られるようになるのであ
る。
実施例
以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図にもとづいて
説明する。第１図は、本発明の一実施例装置の斜視図で
あり、第２図にその断面を示す。
説明する。第１図は、本発明の一実施例装置の斜視図で
あり、第２図にその断面を示す。
第３図は真空チャック部を具備したファイバ固定冶具を
示す。
示す。
ステム１１上渾、サブマウント１２が配置され、さらに
その上に半導体レーザ１３が載置されている。−万、光
ファイバ１４は先端１６が球状に加工してあり集光作用
を持たせである。光ファイバ１４は先端から約１＃の所
で真空チャック部１６を有するファイバ固定治具１７に
、そのチャック部１６によって真空吸着され仮固定され
ている。
その上に半導体レーザ１３が載置されている。−万、光
ファイバ１４は先端１６が球状に加工してあり集光作用
を持たせである。光ファイバ１４は先端から約１＃の所
で真空チャック部１６を有するファイバ固定治具１７に
、そのチャック部１６によって真空吸着され仮固定され
ている。
ファイバ固定治具１７ば、マイクロマニピュレータ１８
に連動して動かすことができ、光ファイバ１４を位置合
わせすることができる。半導体レーザ１３の光の出射方
向を２方向とし、ステム１１の垂直上方向をＹ方向、ス
テム１１と平行な方向をＸ方向とする。ファイバ固定治
具１７はステム１１に設けた突部１９と面２Ｑで接触し
て、Ｘ方向及びＹ方向の位置合わせを行う。一方、半導
体レーザ１３の発光端面と光ファイバの先端１６までの
距離に相当するＺ方向の位置は、光ファイバ１４を保護
するため用いている金属のファイバガイド２１と共に第
２のマイクロマニピュレータ２２により調整を行う。
に連動して動かすことができ、光ファイバ１４を位置合
わせすることができる。半導体レーザ１３の光の出射方
向を２方向とし、ステム１１の垂直上方向をＹ方向、ス
テム１１と平行な方向をＸ方向とする。ファイバ固定治
具１７はステム１１に設けた突部１９と面２Ｑで接触し
て、Ｘ方向及びＹ方向の位置合わせを行う。一方、半導
体レーザ１３の発光端面と光ファイバの先端１６までの
距離に相当するＺ方向の位置は、光ファイバ１４を保護
するため用いている金属のファイバガイド２１と共に第
２のマイクロマニピュレータ２２により調整を行う。
以上の構成において、次に光結合を行う順序を説明する
と、まず半導体レーザ１３を発光させてオキ、Ｘ方向及
びＹ方向についてはマイクロマニピュレータ１８で、２
方向につ贋ては第２のマイクロマニピュレータ２２によ
り元ファイバ１４の半導体レーザ１３に対する位置合わ
せを行う。これは光ファイバ１４の他の端の光出力を最
大にするように調整すればよい。このとき半導体レーザ
１３と元ファイバの先端１５との距離は約３Ｑμｍであ
った。
と、まず半導体レーザ１３を発光させてオキ、Ｘ方向及
びＹ方向についてはマイクロマニピュレータ１８で、２
方向につ贋ては第２のマイクロマニピュレータ２２によ
り元ファイバ１４の半導体レーザ１３に対する位置合わ
せを行う。これは光ファイバ１４の他の端の光出力を最
大にするように調整すればよい。このとき半導体レーザ
１３と元ファイバの先端１５との距離は約３Ｑμｍであ
った。
次に元ファイバ１４をファイバ固定治具１７と固定剤２
３を用いて固定する。これは高分子樹脂による接着剤で
もよいが、ペースト状の半田を用い、ＹＡＧレーザを用
いて固定してもよｒｏこれによりＺ方向の位置すなわち
半導体レーザ１３と光ファイバ先端１５との距離が定ま
ったわけである。
３を用いて固定する。これは高分子樹脂による接着剤で
もよいが、ペースト状の半田を用い、ＹＡＧレーザを用
いて固定してもよｒｏこれによりＺ方向の位置すなわち
半導体レーザ１３と光ファイバ先端１５との距離が定ま
ったわけである。
さらにその後マイクロマニピュレータ１８により光ファ
イバ１４のＸ方向、Ｙ方向について再度位置合わせを行
ない、最大出方が得られるように調整した後、固定剤２
４によりファイバ固定治具１７をステム１１の突部１９
に固定する。その後、ファイバガイド２１をステムに固
定剤２５を用いて固定し、ステム全体を気密封止するこ
とにより光ファイバ付半導体レーザモジュールが完成す
る。
イバ１４のＸ方向、Ｙ方向について再度位置合わせを行
ない、最大出方が得られるように調整した後、固定剤２
４によりファイバ固定治具１７をステム１１の突部１９
に固定する。その後、ファイバガイド２１をステムに固
定剤２５を用いて固定し、ステム全体を気密封止するこ
とにより光ファイバ付半導体レーザモジュールが完成す
る。
ここで真空チャフ部１６を有するファイバ固定治具１７
の構造であるが第３図に示すように第１の部材２６と第
２の部材２７とから構成されている。真空チャック部１
６は第１の部材２６の面２８と第２の部材２７の面２９
の一部とから構成されＶ溝の形状をなしている。第１の
部材２６には深さ約５０μｍの凹部３０が形成されてい
て第２の部材２アの面２９との間で真空引き用の穴が形
成できるようになっている。第２の部材２７には真空タ
ンク用の穴３１が形成されていて、第１の部材２６とマ
イクロマニピュレータ１８のアーム３２に設けられた穴
３３と共に真空タンクが形成されている。アーム３２か
らはパイプ３４を通して真空ポンプにより排気されてい
る。なお部材２６．２７はネジ３５により止められてい
る。
の構造であるが第３図に示すように第１の部材２６と第
２の部材２７とから構成されている。真空チャック部１
６は第１の部材２６の面２８と第２の部材２７の面２９
の一部とから構成されＶ溝の形状をなしている。第１の
部材２６には深さ約５０μｍの凹部３０が形成されてい
て第２の部材２アの面２９との間で真空引き用の穴が形
成できるようになっている。第２の部材２７には真空タ
ンク用の穴３１が形成されていて、第１の部材２６とマ
イクロマニピュレータ１８のアーム３２に設けられた穴
３３と共に真空タンクが形成されている。アーム３２か
らはパイプ３４を通して真空ポンプにより排気されてい
る。なお部材２６．２７はネジ３５により止められてい
る。
以上述べたように元ファイバ付半導体モジュールを構成
する際、光ファイバ１４はファイバ固定治具との間に間
隙を形成することなく密着して固定されるため、固定剤
の温度変化による位置ずれが無くなり、また固定剤の固
化時においても元ファイバ１４が真空チャック部１６に
より吸着されているため位置ずれも小さく、仮に生じた
としてもファイバ固定治具１７をステム１１の突部１９
に固定する際、位置ずれの誤差を吸収できる。
する際、光ファイバ１４はファイバ固定治具との間に間
隙を形成することなく密着して固定されるため、固定剤
の温度変化による位置ずれが無くなり、また固定剤の固
化時においても元ファイバ１４が真空チャック部１６に
より吸着されているため位置ずれも小さく、仮に生じた
としてもファイバ固定治具１７をステム１１の突部１９
に固定する際、位置ずれの誤差を吸収できる。
第４図に本発明の元ファイバ付半導体レーザモジュール
の温度による光出力変動を示す。光ファイバの先端を球
状に加工したコア径が９μｍ、Ｍ径が１２５μｍのシン
グルモード光ファイバ自体いた従来の装置（第５図）と
本実施例装置（第１図）につき、それぞれ測定した結果
である。
の温度による光出力変動を示す。光ファイバの先端を球
状に加工したコア径が９μｍ、Ｍ径が１２５μｍのシン
グルモード光ファイバ自体いた従来の装置（第５図）と
本実施例装置（第１図）につき、それぞれ測定した結果
である。
−１０℃から＋４０°Ｃの温度範囲において従来装置（
点線）の場合３ｄＢ程度の出方変動があった。
点線）の場合３ｄＢ程度の出方変動があった。
本実施例装置（実線）によれはゝ±１ ｄＢ以下になっ
た。
た。
また本実施例装置によれば、元ファイバの位置合わせを
行う際、光ファイバ自体を真空チャックでつかみ、マイ
クロマニピュレータで位置の調整発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、半導体レーザ
とシングルモードの元ファイバと温度変化の影響が小さ
く、最大効率が得られるように容易に結合して、性能の
良い元ファイバ付半導体レーザ装置を提供することがで
きる。
行う際、光ファイバ自体を真空チャックでつかみ、マイ
クロマニピュレータで位置の調整発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、半導体レーザ
とシングルモードの元ファイバと温度変化の影響が小さ
く、最大効率が得られるように容易に結合して、性能の
良い元ファイバ付半導体レーザ装置を提供することがで
きる。
第１図は本発明の一実施例における元ファイバ付半導体
レーザ装置の斜視図、第２図は同実施装置の断面図、第
３図は同実施例装置に用いた真空チャンク部付きファイ
バ固定治具の拡大斜視図、第４図は同実施例装置の温度
変化に伴う出力変動を従来装置と比較して示す特性図、
第６図は従来の元ファイバ付半導体レーザ装置の断面図
、第６図は先端を球状に加工したシングルモードの元フ
ァイバと半導体レーザとの結合における位置ずれに対す
る結合効率への影響を示す特性図である１、１１・・・
・・・ステム、１３・・・・・・半導体レーザ、１４・
・・・・・元ファイバ、１６・・・・・・真空チャック
部、１７・・・・・・ファイバ固定治具、１８．２２・
川・・マイクロマニピュレータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ｊ９矢那 ／／ステム 第４図 −１００１０２０Ｊ＋） ４０ フｌ麿 （Ｃ） 第５図 第６図 イイＬずｔ ｔ’を憬
レーザ装置の斜視図、第２図は同実施装置の断面図、第
３図は同実施例装置に用いた真空チャンク部付きファイ
バ固定治具の拡大斜視図、第４図は同実施例装置の温度
変化に伴う出力変動を従来装置と比較して示す特性図、
第６図は従来の元ファイバ付半導体レーザ装置の断面図
、第６図は先端を球状に加工したシングルモードの元フ
ァイバと半導体レーザとの結合における位置ずれに対す
る結合効率への影響を示す特性図である１、１１・・・
・・・ステム、１３・・・・・・半導体レーザ、１４・
・・・・・元ファイバ、１６・・・・・・真空チャック
部、１７・・・・・・ファイバ固定治具、１８．２２・
川・・マイクロマニピュレータ。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 ｊ９矢那 ／／ステム 第４図 −１００１０２０Ｊ＋） ４０ フｌ麿 （Ｃ） 第５図 第６図 イイＬずｔ ｔ’を憬
Claims (2)
- （１）半導体レーザの出射光を光ファイバに導くように
構成された光ファイバ付半導体レーザ装置であって、前
記光ファイバを固定するための固定部に真空チャックを
設け、前記光ファイバを所望の位置に位置合わせして固
定剤で固定する間、前記真空チャックで吸着させておく
ようにしたことを特徴とする光ファイバ付半導体レーザ
装置。 - （２）光ファイバ固定部がそれを支持するステムの一部
に接触している状態で、光ファイバの位置合わせを行っ
てから前記ファイバ固定部と前記ステムが固定される特
許請求の範囲第１項記載の光ファイバ付半導体レーザ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2033385A JPS61180492A (ja) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | 光フアイバ付半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2033385A JPS61180492A (ja) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | 光フアイバ付半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180492A true JPS61180492A (ja) | 1986-08-13 |
Family
ID=12024209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2033385A Pending JPS61180492A (ja) | 1985-02-05 | 1985-02-05 | 光フアイバ付半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61180492A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020167361A1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | Kla Corporation | Delivery of light into a vacuum chamber using an optical fiber |
-
1985
- 1985-02-05 JP JP2033385A patent/JPS61180492A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020167361A1 (en) * | 2019-02-15 | 2020-08-20 | Kla Corporation | Delivery of light into a vacuum chamber using an optical fiber |
| US11302590B2 (en) | 2019-02-15 | 2022-04-12 | Kla Corporation | Delivery of light into a vacuum chamber using an optical fiber |
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