JPS61267386A - Semiconductor light emission device with optical fiber - Google Patents

Semiconductor light emission device with optical fiber

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JPS61267386A
JPS61267386A JP60108104A JP10810485A JPS61267386A JP S61267386 A JPS61267386 A JP S61267386A JP 60108104 A JP60108104 A JP 60108104A JP 10810485 A JP10810485 A JP 10810485A JP S61267386 A JPS61267386 A JP S61267386A
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optical fiber
stem
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guide
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誠 嶋岡
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熊沢 鉄雄
Tatsuji Sakamoto
坂本 達事
Tasuku Shimizu
翼 清水
Eiichi Adachi
安達 栄一
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    • G02B6/4202Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles

Abstract

PURPOSE:To eliminate a thermal distortion and obtain a stable hotocoupling efficiency at all times by a method wherein the combination of the material of an optical fiber, the material of the stem of a package and the material of a fiber guide is so selected as to keep the amount of displacement produced by heat equal at all times. CONSTITUTION:A submount 2 made of a ceramic material SiC is fixed to the bottom part 1b of the stem 1 of a package and tubular jacket guide 6 and fiber guide 8 are provided on the side part 1a of the stem 1 so as to make the tip of an optical fiber 10 face the laser beam emitting surface of a laser diode 4. As the material of the stem 1 and the fiber guide 8, a material with a low thermal expansion coefficient (invar) is employed. A quartz fiber is employed as the optical fiber 10 and the surface of the quartz fiber is metallized with a metal such as Ni or Al, whose thermal expansion coefficient is similar to that of the material of the stem 1 and the fiber guide 8, by ion plating or plating to make the equivalent thermal expansion coefficient of the optical fiber large.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野] 本発明は光ファイバ付半導体発光装置、特に光通信など
に適用して好適な光ファイバ付半導体発光装置に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a semiconductor light emitting device with an optical fiber, and particularly to a semiconductor light emitting device with an optical fiber suitable for application to optical communications.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

光通信などに用いる光ファイバ付半導体発光装置は、レ
ーザダイオードなどの半導体発光素子の出射面と、光フ
ァイバの先端である光結合端とが対面するように構成さ
れている。そして、光ファイバの光結合端は、半導体発
光素子からの光を効率よく導入するために、予めレンズ
加工をしている。この構造で光結合させると、半導体発
光素子と光ファイバの光結合端との光軸の相対位置ずれ
量により、光結合効率が変化する。今、半導体発光素子
として例えばレーザダイオードを用い、光ファイバとし
てコア径が5〜10μφのシングルモードファイバを用
い、このレーザダイオードと光ファイバの光結合端との
相対位置の変化として、光軸方向を2方向、光軸方向に
対して垂直方向をX方向、水平方向をX方向とした場合
、X方向と2方向の位置ずれ酸に対する光結合効率の変
化は第5図及び第6図に示すようになる。第5図及び第
6図でわかるように、光結合効率は、X方向(X方向に
ついても同様)の位置ずれに対し許容範囲が小さく、位
置ずれ量が±1μmに対し光結合効率が約15%低下す
る。この結果は、光ファイバとしてシングルモードファ
イバ(コア径5〜10μφ)を使ったものであり、マル
チモードファイバ(コア径45〜62μmφ)に対して
は、上記の許容範囲は幾分大きくなる。一方、2方向の
位置ずれに対する許容範囲は、X方向の許容範囲に比べ
て大きくなる。
2. Description of the Related Art Semiconductor light emitting devices with optical fibers used for optical communications and the like are configured such that the output surface of a semiconductor light emitting element such as a laser diode and an optical coupling end, which is the tip of an optical fiber, face each other. The optical coupling end of the optical fiber is previously processed into a lens in order to efficiently introduce light from the semiconductor light emitting element. When optically coupled with this structure, the optical coupling efficiency changes depending on the amount of relative positional deviation of the optical axis between the semiconductor light emitting element and the optical coupling end of the optical fiber. Now, for example, a laser diode is used as the semiconductor light emitting device, a single mode fiber with a core diameter of 5 to 10 μφ is used as the optical fiber, and the optical axis direction is changed by changing the relative position between the laser diode and the optical coupling end of the optical fiber. In two directions, when the vertical direction to the optical axis direction is the X direction and the horizontal direction is the X direction, the change in optical coupling efficiency for misaligned acids in the become. As can be seen in Figures 5 and 6, the optical coupling efficiency has a small tolerance for positional deviation in the X direction (the same applies to the %descend. This result is based on the use of a single mode fiber (core diameter 5 to 10 μm) as the optical fiber, and the above tolerance range is somewhat larger for a multimode fiber (core diameter 45 to 62 μm). On the other hand, the tolerance range for positional deviation in two directions is larger than the tolerance range in the X direction.

そこで、従来の装置は、例えば特開昭60−43889
号公報に記載のように、光ファイバの光結合端部を可塑
性の支持体に設けられた孔又は溝において固定し、該支
持体を変形させることによりX方向及びX方向に対する
ずれを調整できる構造をとっている。
Therefore, the conventional device is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 60-43889.
As described in the above publication, a structure in which the optical coupling end of an optical fiber is fixed in a hole or groove provided in a plastic support, and the X direction and the deviation in the X direction can be adjusted by deforming the support. is taking.

また、特開昭57−138191号公報に記載のように
、半導体レーザ固定部とファイバ固定部との厚さ及び構
成材料の組み合せを考え、X方向に対する相対変位がな
い構造になっている。
Further, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-138191, the thickness of the semiconductor laser fixing part and the fiber fixing part and the combination of constituent materials are taken into consideration, and the structure is such that there is no relative displacement in the X direction.

しかしながら、このような従来の構造は、いずれも、パ
ッケージが受ける温度変化に対してX方向(X方向)も
同様に発光する半導体発光素子と光ファイバとの相対位
置ずれを検討したものであり、2方向に対しては配慮さ
れていなかった。たとえば、特開昭60−43889号
公報に記載の構造において、半導体発光素子と光ファイ
バの2軸方向の相対位置ずれ址を計算により求めると次
のようになる。パッケージのステムの材料であるコバー
ルの熱膨張係数α□を5.OX 1. O−’ (℃−
”)、ファイバガイド2の材料である銅・ニッケルの熱
膨張係数α2を14 X 10−’ (’C−1)、光
ファイバの線膨張係数α3を0,5X 10−’ (’
C−1)、ファイバ支持部とファイバガイドの先端との
距離AをIIIIIll、ファイバガイドのステム側面
部からの突出長さBを211IIlとし、温度が、/I
T(’C)変化したとするとステムの熱変形量■4.は ■、□=、(A十B)Xα1X71T =3X5.OXl 0−’X/IT =15X10−’IT となる。一方、ファイバ側の熱変形量L2は、T、2=
AXαa x A T + B Xα、xA”r’=(
I Xo、5X10−’+ 2. X]4X Xl0−
’) AT=28.5X 10−’ A ’]’ となる。■、1とT、2の値には大きな差があり、温度
が変化すると増々差が大きくなって行く。たとえば、温
度が丘昇すると、ステムよりファイバ側の伸び址が大き
くなるために、ファイバあるいはファイバ支持部突出部
先端とファイバとのはんだ接合部に熱ひずみが加わり、
変形を起こすことがあるため、半導体発光素子と光ファ
イバとの相対位置ずれとなったり、長期間使用による劣
化の原因となる。
However, all of these conventional structures consider the relative positional shift between the optical fiber and the semiconductor light emitting element, which also emits light in the X direction (X direction), in response to temperature changes that the package undergoes. No consideration was given to two directions. For example, in the structure described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-43889, the relative positional deviation between the semiconductor light emitting element and the optical fiber in the two axial directions is calculated as follows. The coefficient of thermal expansion α□ of Kovar, which is the material of the package stem, is 5. OX 1. O-' (℃-
”), the coefficient of thermal expansion α2 of copper and nickel, which is the material of the fiber guide 2, is 14 × 10−’ (’C-1), and the coefficient of linear expansion α3 of the optical fiber is 0.5 × 10−’ (’
C-1), the distance A between the fiber support part and the tip of the fiber guide is IIIll, the protrusion length B of the fiber guide from the side surface of the stem is 211IIl, and the temperature is /I
If T ('C) changes, the amount of thermal deformation of the stem ■4. is ■, □=, (A0B)Xα1X71T =3X5. OXl 0-'X/IT = 15X10-'IT. On the other hand, the amount of thermal deformation L2 on the fiber side is T,2=
AXαa x A T + B Xα, xA”r'=(
I Xo, 5X10-'+2. X]4X Xl0-
') AT=28.5X 10-'A']'. (2) There is a large difference between the values of T, 1 and T, 2, and as the temperature changes, the difference becomes larger and larger. For example, when the temperature rises, the elongation on the fiber side becomes larger than the stem, which causes thermal strain to be applied to the fiber or the soldered joint between the fiber and the tip of the protruding part of the fiber support.
Since deformation may occur, this may cause a relative positional shift between the semiconductor light emitting element and the optical fiber, or may cause deterioration due to long-term use.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、パッケージに温度変化が生じても、常
に安定した光結合効率を得ることができる光ファイバ付
半導体発光装置を得ることである。
An object of the present invention is to obtain a semiconductor light emitting device with an optical fiber that can always obtain stable optical coupling efficiency even if a temperature change occurs in the package.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

光ファイバ付半導体発光装置は、半導体発光素子の出射
面と光ファイバの光結合端とが対面するように構成され
ている。前述の半導体発光素子は、パッケージのステム
上にサブマウントを介して接合されている。前述の光フ
ァイバは、ステム側面部に固着されたファイバガイドを
貫通してファイバガイド先端でその中間部が固定され半
導体発光素子近傍でファイバ支持部によりその先端側が
固定されて、その光結合端を前述の半導体発光素子の出
射面に臨ませている。
A semiconductor light emitting device with an optical fiber is configured such that the output surface of the semiconductor light emitting element and the optical coupling end of the optical fiber face each other. The semiconductor light emitting device described above is bonded onto the stem of the package via a submount. The above-mentioned optical fiber passes through a fiber guide fixed to the side surface of the stem, its middle part is fixed at the fiber guide tip, and its distal end is fixed by a fiber support near the semiconductor light emitting element, and its optical coupling end is fixed. It faces the emission surface of the semiconductor light emitting device mentioned above.

本発明の特徴は、前述のような光ファイバ付半導体発光
装置において、光ファイバの材料、パッケージのステム
の材料及びファイバガイドの材料との組合せで、発生す
る熱変位波を常に等しくさせることにより、熱ひずみの
発生をなくする構造にしたものである。
A feature of the present invention is that in the semiconductor light emitting device with an optical fiber as described above, by always making the generated thermal displacement waves equal in combination with the material of the optical fiber, the material of the stem of the package, and the material of the fiber guide, It has a structure that eliminates the occurrence of thermal strain.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例として、半導体発光素子がレーザ
ダイオードである場合を第1図〜第3図により説明する
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, as an example of the present invention, a case where the semiconductor light emitting device is a laser diode will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

パッケージのステム1は、例えばコバール材料からなり
、このステム1の底部1bには、セラミックスSiC材
料からなるサブマウント2がはんだなどの低融点の接合
材3により固定されている。
The stem 1 of the package is made of, for example, a Kovar material, and a submount 2 made of a ceramic SiC material is fixed to the bottom part 1b of the stem 1 with a low melting point bonding material 3 such as solder.

レーザダイオード4は、このサブマウント2−ヒに、は
んだなどの低融点の接合材5により固定されている。レ
ーザダイオード4の一方の出射面に対面するステム1の
側面部]、aには、管体状のジャケットガイド6が、銀
ろうなどの接合材7により固定されている。そして、こ
のジャケットガイド6には、ファイバガイド8が銀ろう
などの接合材9により接合されている。このファイバガ
イド8は、パッケージ内に突出部8aを有する管体とな
っている。光ファイバ10は例えば石英からなり透明な
材料からなる一様に高い屈折率を有するコアLOaとこ
のコア10aを覆い、コア10aより小さい一様の屈折
率を有するクラッド10bと図示はされていないがクラ
ッド10 b 11うジャケットからなる。この光ファ
イバ10は、前述のファイバガイド8を貫通し、その先
端がレーザダイオード4のレーザ光を出射する出射面番
コ対面するように配設される。そして、この光ファイバ
10は、ファイバガイド8の突出部8aの端部において
はんだあるいは接着剤などの接合材11により接合固定
される。この接合材11による接合固定部は、パッケー
ジの内外の気密をとる部分でもある。また、光ファイバ
10とジャケットガイド6とは、樹脂などの固定材16
により接合固定されるこの光ファイバ10のファイバガ
イド8内及び突出する部分は、ジャゲットが剥離されて
クララド10bが露出しており、その先端でレンズ加工
処理した光結合端10cがレーザダイオード4の一方の
出射面に対面し、レーザ光を光ファイバ10内に取り込
むようになっている。また、光ファイバ10の光結合端
側は、レーザダイオード4の近傍に設けられたファイバ
支持体12に穿設された円形断面の孔13に挿入され、
この孔13内に充填された樹脂などの固定材14により
固定される。このファイバ支持体12は、ステム1の底
面部1bの穴部に嵌め込まれ、銀ろうなどの接合材15
により固定されている。レーザダイオード4の他方の出
射面にはフォトダイオードなどの受光素子17が対面し
ている。この受光素子17は、ステム1の底面部1bに
接合された支持体18に取付けられている。受光素子1
7の信号引出用リード線19.20は、ステム1の側面
部1aを貫通して外部に延長しており、ステム1の側面
部1aとリード線19.20とは、ガラス封止されてい
る。
The laser diode 4 is fixed to the submount 2-H with a low melting point bonding material 5 such as solder. A tubular jacket guide 6 is fixed to a side surface of the stem 1 facing one emission surface of the laser diode 4 with a bonding material 7 such as silver solder. A fiber guide 8 is bonded to this jacket guide 6 with a bonding material 9 such as silver solder. This fiber guide 8 is a tube having a protrusion 8a inside the package. The optical fiber 10 includes a core LOa made of a transparent material such as quartz and having a uniformly high refractive index, and a cladding 10b (not shown) covering the core 10a and having a uniform refractive index smaller than the core 10a. It consists of a jacket with 10 b 11 cladding. This optical fiber 10 passes through the aforementioned fiber guide 8 and is disposed such that its tip faces the emission surface number from which the laser diode 4 emits the laser beam. The optical fiber 10 is bonded and fixed at the end of the protrusion 8a of the fiber guide 8 with a bonding material 11 such as solder or adhesive. The bonding and fixing portion formed by the bonding material 11 is also a portion that maintains airtightness inside and outside the package. Furthermore, the optical fiber 10 and the jacket guide 6 are connected to a fixing material 16 such as resin.
In the inside and protruding portion of the fiber guide 8 of this optical fiber 10 which is bonded and fixed, the jagut is peeled off and the Clarad 10b is exposed, and the optical coupling end 10c, which has been processed with a lens at its tip, connects to one side of the laser diode 4. The optical fiber 10 faces the output surface of the optical fiber 10, and is adapted to take the laser light into the optical fiber 10. Further, the optical coupling end side of the optical fiber 10 is inserted into a hole 13 with a circular cross section bored in the fiber support 12 provided near the laser diode 4,
This hole 13 is fixed by a fixing material 14 such as a resin filled therein. This fiber support 12 is fitted into a hole in the bottom surface 1b of the stem 1, and a bonding material 15 such as silver solder is used.
Fixed by A light receiving element 17 such as a photodiode faces the other emission surface of the laser diode 4. This light receiving element 17 is attached to a support body 18 joined to the bottom surface portion 1b of the stem 1. Light receiving element 1
The signal extraction lead wires 19 and 20 of No. 7 extend outside through the side surface 1a of the stem 1, and the side surface 1a of the stem 1 and the lead wires 19.20 are sealed with glass. .

また、ステム1には、2本のリード線21゜22が配設
されている。一方のリード線21は。
Furthermore, the stem 1 is provided with two lead wires 21 and 22. One lead wire 21 is.

グランドリードであり、ステム1に溶接され、ステム1
及びサブマウント2を経てレーザダイオード4の下部電
極と電気的に接続している。また、他方のリード線22
は、ステム1に図示はされていないが、ガラス封止され
内端側がレーザダイオード4の−L部電極と電気的に接
続している。
Ground lead, welded to stem 1, stem 1
It is electrically connected to the lower electrode of the laser diode 4 via the submount 2 . In addition, the other lead wire 22
Although not shown in the stem 1, the stem 1 is sealed with glass and its inner end is electrically connected to the −L portion electrode of the laser diode 4.

前述の受光素子17は、レーザダイオード4から出射さ
れるレーザ光の光強度を測定し、その測定信号に基づき
、レーザダイオード4の作動用電流を調整し、光ファイ
バ10内を伝送するレーザ光の光強度を所定値に制御す
る。
The aforementioned light receiving element 17 measures the light intensity of the laser light emitted from the laser diode 4, adjusts the operating current of the laser diode 4 based on the measurement signal, and adjusts the operating current of the laser diode 4 to transmit the laser light within the optical fiber 10. Control the light intensity to a predetermined value.

」−記のような構造において、レーザダイオード4の出
射面と、光ファイバ10の光結合端との光結合効率は、
光ファイバ、ステム材料及びファイバガイド材料との組
合せで発生する熱変形をできるだけ一致させることによ
り向」二する。
In the structure as described above, the optical coupling efficiency between the output surface of the laser diode 4 and the optical coupling end of the optical fiber 10 is:
This is achieved by matching as much as possible the thermal deformation that occurs in the combination of the optical fiber, stem material, and fiber guide material.

本発明における第1の手段としては、光ファイ1   
   バ、ステム材料及びファイバガイド材料として、
熱膨張係数がほぼ一致するようなものを使用することに
より、前述した熱変形をできるだけ一致させている。具
体的には、パッケージのステム1及びファイバガイド8
の材料として、低熱膨張係数(a = 2 X i 0
−6(’C−1)のFe−36Ni合金材料(インバー
)を使用する。また、光ファイバ10として石英ファイ
バを用い、この石英ファイバの表面には、前述のステム
1及びファイバガイド8の材料の熱膨張係数と同じ程度
のN i 、 A Qなどの金属をイオンプレーテイン
クあるいはメッキによりメタライズし、石英ファイバの
見かけの熱膨張係数を大きくしている。
As a first means in the present invention, the optical fiber 1
As fiber, stem material and fiber guide material,
By using materials whose thermal expansion coefficients are almost the same, the thermal deformation described above is made to match as much as possible. Specifically, the stem 1 and fiber guide 8 of the package
The material has a low coefficient of thermal expansion (a = 2 X i 0
-6 ('C-1) Fe-36Ni alloy material (Invar) is used. Further, a quartz fiber is used as the optical fiber 10, and the surface of the quartz fiber is coated with ion plate ink of metals such as N i and A Q having the same coefficient of thermal expansion as the materials of the stem 1 and fiber guide 8 described above. Alternatively, the quartz fiber is metallized by plating to increase the apparent coefficient of thermal expansion of the quartz fiber.

前述のステム]及びファイバガイド8の材料と石英ファ
イバの表面処理用材料は上記の各材料に限るものではな
く、石英ファイバの表面処理をステム1及びファイバガ
イド8の材料の熱膨張係数と同じような熱膨張係数を有
する材料により行えばよい。
The materials for the above-mentioned stem] and fiber guide 8 and the surface treatment material for the quartz fiber are not limited to the above-mentioned materials. A material having a thermal expansion coefficient may be used.

以」−3種の材料を組合せて使用することにより、ステ
ム1、ファイバガイド8及び光ファイバ1゜に発生する
熱変形を、できるだけ一致させている。
- By using a combination of three types of materials, the thermal deformations occurring in the stem 1, fiber guide 8, and optical fiber 1° are matched as much as possible.

ファイバ支持体12とファイバガイド8の突起部8a先
端の接合材11までの長さをA、ファイバガイド8の突
起部8a先端の接合材11からファイバガイド8のステ
ム側面部1aの端面までの長さをBとしたとき、光ファ
イバ]0とステム1の材料とファイバガイド8の材料と
の組合せは、前述の長さAとBの比A/Hによって決ま
る。
The length from the fiber support 12 to the bonding material 11 at the tip of the protrusion 8a of the fiber guide 8 is A, and the length from the bonding material 11 at the tip of the protrusion 8a of the fiber guide 8 to the end surface of the stem side surface 1a of the fiber guide 8. When the length is B, the combination of the materials of the optical fiber 0, the material of the stem 1, and the material of the fiber guide 8 is determined by the ratio A/H of the lengths A and B described above.

本発明における第2の手段としては、前述の光ファイバ
、ステム材料及びファイバガイド材料の組合せと長さA
とBの比A/Bとの相互関係により、前述の材料と長さ
A、Bとを決め、前述の熱変形をできるだけ一致させて
いる。
As a second means in the present invention, the combination of the above-mentioned optical fiber, stem material, and fiber guide material and the length A
The above-mentioned material and lengths A and B are determined based on the mutual relationship between the ratio A/B and B, and the above-mentioned thermal deformation is matched as much as possible.

この第2の手段における具体的な第1の実施例としては
、ファイバガイド8の材料としてFe−42N i  
6 (’、 r合金材料あるいはアルミナセラミックス
とした組合せにすると、温度変化に対し、相対変位量が
生じることがなく、このとき、前述の長さAとBの比A
 / Bは1.1 である。
As a specific first example of this second means, Fe-42N i is used as the material of the fiber guide 8.
6 (', r When used in combination with alloy materials or alumina ceramics, no relative displacement occurs due to temperature changes, and at this time, the ratio A of the lengths A and B described above is
/B is 1.1.

また、第2の実施例においては、ファイバガイド8の材
料としてF e −50N i合金材料とした(1:F
) 組合せである。このとき前述の長さAとBの比A/Bは
1.3 である。
In addition, in the second embodiment, the material of the fiber guide 8 is Fe-50Ni alloy material (1:F
) is a combination. At this time, the ratio A/B of the aforementioned lengths A and B is 1.3.

また、第3の実施例においては、ファイバガイド8の材
料としてCu  34Nj合金材料とした絹合せである
。このとき、前述の長さAとBの比A/Bは2.4 で
ある。上記各実施例に示したように、ステム」とファイ
バガイド8の材料を選定すると、温度変化に対して相対
位置のずれが発生しない構造における前述の長さAとB
の比A/Bは、一義的に決まる。
Further, in the third embodiment, the fiber guide 8 is made of silk using a Cu34Nj alloy material. At this time, the ratio A/B of the aforementioned lengths A and B is 2.4. As shown in each of the above embodiments, when the materials of the stem and the fiber guide 8 are selected, the above-mentioned lengths A and B in a structure in which relative positional deviation does not occur due to temperature changes.
The ratio A/B is uniquely determined.

しかし、ステム1とファイバガイド8の材料を変えると
、温度変化に対する相対位置ずれの生じない構造におけ
る前述の長さAとBの比A/Bは変化する。
However, if the materials of the stem 1 and the fiber guide 8 are changed, the ratio A/B of the lengths A and B described above in a structure that does not cause relative positional deviation due to temperature changes changes.

即ち、ステム1の熱膨張係数α、とファイバガイド8の
熱膨張係数α1との比α1/α、と前述の長さAとBの
比A/Hの組合せにより、目的とする相対位置ずれが発
生しない構造が決定される。
That is, the desired relative positional deviation is achieved by the combination of the ratio α1/α of the thermal expansion coefficient α of the stem 1 and the thermal expansion coefficient α1 of the fiber guide 8, and the ratio A/H of the lengths A and B described above. Structures that do not occur are determined.

第4図はこのα1/α、とA/Bとの関係を示したもの
で、横軸にα、/α、縦軸にA/Bをとっている。
FIG. 4 shows the relationship between α1/α and A/B, with α and /α plotted on the horizontal axis and A/B plotted on the vertical axis.

したがって、前述の各実施例は、第4図に示す関係に基
づき、コバール材料からなるステム1に対し、ファイバ
ガイド8の材料の組合せが選定されている。
Therefore, in each of the above embodiments, the material combination of the fiber guide 8 is selected for the stem 1 made of Kovar material based on the relationship shown in FIG.

なお、上記に示した実施例では、ステム1の材料として
コバールを用いた場合について説明したが、ステム1の
材料としては、コバールに限らず、例えばセラミックス
SiCやパイレックスガラスを使用することもできる。
In addition, in the embodiment shown above, the case where Kovar was used as the material of the stem 1 was explained, but the material of the stem 1 is not limited to Kovar, and for example, ceramic SiC or Pyrex glass can also be used.

この場合には、ファイバガイド8の材料としてはコバー
ル材料やFe−42Ni合金材料などが適している。こ
のとき前述の長さAとBの比A/Bは1.1 である。
In this case, suitable materials for the fiber guide 8 include Kovar material and Fe-42Ni alloy material. At this time, the ratio A/B of the aforementioned lengths A and B is 1.1.

以上説明したような構造にすることにより、レーザダイ
オード等の半導体発光素子や光ファイバ等を搭載した発
光装置が低温、高温の繰返し温度変化を受けても、光フ
ァイバ側と光ファイバを支持するステム側との熱膨張率
がほぼ等しくなる。
By adopting the structure as explained above, even if a light emitting device equipped with a semiconductor light emitting element such as a laser diode, an optical fiber, etc. is subjected to repeated temperature changes of low and high temperatures, the optical fiber side and the stem supporting the optical fiber can be easily maintained. The thermal expansion coefficients of the two sides are almost the same.

i      このため、剛性の大きいステムの熱変形
によって剛性の小さい光ファイバ側が熱変形による拘束
を受けず、常に相対位置ずれや応力がない発光装置を得
ることができる。
i Therefore, the less rigid optical fiber side is not restrained by thermal deformation of the highly rigid stem, and it is possible to obtain a light emitting device that is always free from relative positional deviation and stress.

即ち、光ファイバ付半導体発光装置は1発光素子から出
射される光が最大の光結合効率で光ファイバに取込まれ
る状態で当初組立てられる。この状態は、組立て後の温
度変化に対しても常に維持継続され、発光素子と光ファ
イバの光結合効率が低下しない。
That is, a semiconductor light emitting device with an optical fiber is initially assembled in such a state that the light emitted from one light emitting element is taken into the optical fiber with maximum optical coupling efficiency. This state is always maintained even when the temperature changes after assembly, and the optical coupling efficiency between the light emitting element and the optical fiber does not decrease.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、パッケージに温
度変化が生じても、発光素子と光ファイバとを常に安定
した光結合効率を得ることができる。
As described above, according to the present invention, even if a temperature change occurs in the package, it is possible to always obtain stable optical coupling efficiency between the light emitting element and the optical fiber.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の発光装置の一実施例の平面図、第2図
は第1図のn−n’線に沿う断面図、餉3図は第1図の
要部拡大断面図、第4図は本発明の発光装置における要
部の熱膨張係数比と、要部の長さの比との関係を示す図
、第5図及び第6図は従来の発光装置における発光素子
と光ファイバとの位置ずれ量を説明する図である。 ■・・・ステム、2・・・サブマウント、3,5,7,
9゜11.15・・・接合材、4・・・レーザダイオー
ド、6・・・ジャケットガイド、8・・・ファイバガイ
ド、10・・・光ファイバ、】2・・・ファイバ支持体
、17・・・受光素子。
FIG. 1 is a plan view of an embodiment of the light emitting device of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line nn' in FIG. 1, and FIG. Figure 4 shows the relationship between the thermal expansion coefficient ratio of the main part and the length ratio of the main part in the light emitting device of the present invention, and Figures 5 and 6 show the light emitting element and optical fiber in the conventional light emitting device. It is a figure explaining the positional shift amount with respect to FIG. ■... Stem, 2... Submount, 3, 5, 7,
9゜11.15... Bonding material, 4... Laser diode, 6... Jacket guide, 8... Fiber guide, 10... Optical fiber, ]2... Fiber support, 17. ··Light receiving element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体発光素子と、この発光素子の出射面に光結合
端が対面する光ファイバを有し、前記発光素子は、ステ
ムの底面部にサブマウントを介して設けられ、前記光フ
ァイバは、ステムの側面部に設けられたファイバガイド
を貫通し、前記発光素子の近傍に設けられたファイバ支
持体によりその光結合端側が支持されている光ファイバ
付半導体発光装置において、前記光ファイバ、ファイバ
ガイド及びステムは、それぞれの熱変位量が常に等しく
なるような熱膨張係数を有する材料で構成したことを特
徴とする光ファイバ付半導体発光装置。 2、光ファイバとして石英ファイバを用い、ステム及び
ファイバガイド材料としてFe−36Ni合金材料を用
い、前記ファイバを、前記ステム及びファイバガイド材
料の熱膨張係数と同程度の熱膨張係数を有する材料で表
面処理したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の光ファイバ付半導体発光装置。 3、半導体発光素子と、この発光素子の出射面に光結合
端が対面する光ファイバを有し、前記発光素子は、ステ
ムの底面部にサブマウントを介して設けられ、前記光フ
ァイバは、ステムの側面部に設けられたファイバガイド
を貫通し前記発光素子の近傍に設けられたファイバ支持
体によりその光結合端側が支持されている光ファイバ付
半導体発光装置において、前記ファイバ支持体とファイ
バガイドの突起部先端までの長さをA、ファイバガイド
の突起部先端からファイバガイドのステム側面部端面ま
での長さをBとしたとき、前記光ファイバ、ステムの材
料及びファイバガイドの材料の組合せは前記長さAとB
の比A/Bとの相互関係により選定したことを特徴とす
る光ファイバ付半導体発光装置。 4、光ファイバとして石英ファイバを用い、ステムの材
料にコバール材を用い、ファイバガイドの材料にFe−
42Ni−6Cr合金材料を用い長さAとBの比A/B
を1.1としたことを特徴とする特許請求の範囲第3項
記載の光ファイバ付半導体発光装置。 5、光ファイバとして石英ファイバを用い、ステムの材
料としてコバール材を用い、ファイバガイドの材料とし
てFe−50Ni合金材料を用い長さAとBの比A/B
を1.3としたことを特徴とする特許請求の範囲第3項
記載の光ファイバ付半導体発光装置。
[Scope of Claims] 1. A semiconductor light emitting device and an optical fiber having an optical coupling end facing the output surface of the light emitting device, the light emitting device being provided on the bottom of the stem via a submount, In the semiconductor light emitting device with an optical fiber, the optical fiber passes through a fiber guide provided on a side surface of the stem, and an optical coupling end side of the optical fiber is supported by a fiber support provided in the vicinity of the light emitting element. 1. A semiconductor light-emitting device with an optical fiber, wherein the optical fiber, the fiber guide, and the stem are made of a material having a coefficient of thermal expansion such that the amount of thermal displacement of each is always equal. 2. A quartz fiber is used as the optical fiber, an Fe-36Ni alloy material is used as the stem and fiber guide material, and the surface of the fiber is made of a material having a coefficient of thermal expansion comparable to that of the stem and fiber guide material. A semiconductor light emitting device with an optical fiber according to claim 1, which is processed. 3. It has a semiconductor light emitting element and an optical fiber whose optical coupling end faces the output surface of the light emitting element, the light emitting element is provided on the bottom of the stem via a submount, and the optical fiber is attached to the stem. In a semiconductor light emitting device with an optical fiber, the optical coupling end side of which passes through a fiber guide provided on a side surface of the light emitting element and is supported by a fiber support provided near the light emitting element, wherein the fiber support and the fiber guide are connected to each other. When the length to the tip of the protrusion is A, and the length from the tip of the protrusion of the fiber guide to the end surface of the side surface of the fiber guide is B, the combination of the optical fiber, the material of the stem, and the material of the fiber guide is as described above. length A and B
A semiconductor light emitting device with an optical fiber, which is selected based on the correlation between the ratio A/B. 4. A quartz fiber is used as the optical fiber, Kovar material is used as the stem material, and Fe-
Using 42Ni-6Cr alloy material, the ratio of length A and B is A/B.
3. A semiconductor light emitting device with an optical fiber according to claim 3, wherein: 1.1. 5. Using a quartz fiber as the optical fiber, using Kovar material as the stem material, and using Fe-50Ni alloy material as the fiber guide material, the ratio A/B of length A and B.
3. A semiconductor light emitting device with an optical fiber according to claim 3, characterized in that 1.3.
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