JPS61279190A - Semiconductor light emitting device with optical fiber - Google Patents
Semiconductor light emitting device with optical fiberInfo
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- JPS61279190A JPS61279190A JP12043685A JP12043685A JPS61279190A JP S61279190 A JPS61279190 A JP S61279190A JP 12043685 A JP12043685 A JP 12043685A JP 12043685 A JP12043685 A JP 12043685A JP S61279190 A JPS61279190 A JP S61279190A
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Abstract
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.
光通信などに用いる光ファイバ付半導体発光装置は、パ
ッケージに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
ように配設されている。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
め光球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相対位
置ずれにより光結合効率が変化する。2. Description of the Related Art A semiconductor light-emitting device with an optical fiber used for optical communication or the like is arranged in a package so that an 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 processed into a photosphere lens in advance in order to efficiently introduce light from the semiconductor light emitting device. When optically coupled with this structure, the optical coupling efficiency changes due to the relative positional shift between the semiconductor light emitting element and the optical coupling end of the optical fiber.
今、半導体素子として例えば、レーザダイオードを用い
て、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Y方向、水平方向を
X方向とした場合、Y方向とZ方向の位置ずれ量に対す
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
、Z方向位置ずれ量に対しては許容範囲が比較的大きい
のに対し、Y方向(X方向についても同様)位置ずれ獣
に対しては許容範囲が小さく、位置ずれ量が±1μmに
対し効率が約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5〜10μmφ
)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。従って、高い光結合効率を得るためには、
レーザダイオードと光ファイバとの組立であるいは使用
時、レーザダイオードと光ファイバ先端との位置ずれを
起こさない構造にすることが重要である。Now, for example, a laser diode is used as a semiconductor element, a single mode fiber with a core diameter of 5 to 10 μφ is used as an optical fiber, and the optical axis direction is determined as a change in the relative position between the laser diode and the optical coupling end of the optical fiber. 2
If the direction perpendicular to the optical axis direction is the Y direction and the horizontal direction is the become. As can be seen from Figures 5 and 6, the optical coupling efficiency has a relatively large tolerance range for the amount of positional deviation in the Z direction, but for the amount of positional deviation in the Y direction (the same applies to the The tolerance range is small, and the efficiency decreases by about 15% for a positional deviation amount of ±1 μm. This result shows that a single mode fiber (core diameter 5 to 10 μmφ) is used as an optical fiber.
), and the above tolerance range becomes somewhat larger for multimode fibers (core diameter 45 to 62 μmφ). Therefore, in order to obtain high optical coupling efficiency,
When assembling or using a laser diode and an optical fiber, it is important to have a structure that does not cause misalignment between the laser diode and the tip of the optical fiber.
そこで、従来の構造は、特開昭60−43889号公報
に記載されているように、レーザダイオードは、パッケ
ージ中央部にサブマウントを介して接合固定されており
、−力先ファイバの先端側は支持部材を介して接合固定
された構造となっている。したがって、パッケージに加
わる外力に対しレーザダイオードと光ファイバとの相対
位置ずれを起こすごとはなく、また、万一位置ずれを起
こした場合ファイバ先端側の支持部材を変形させること
により、光結合効率を回復させる構造となっている。Therefore, in the conventional structure, as described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-43889, the laser diode is bonded and fixed to the center of the package via a submount, and the tip side of the fiber is It has a structure in which it is joined and fixed via a support member. Therefore, external forces applied to the package will not cause relative positional deviation between the laser diode and the optical fiber, and in the event that positional deviation occurs, the optical coupling efficiency can be improved by deforming the support member on the fiber tip side. The structure is designed to recover.
しかしながら、このような従来の構造は、パッケージを
高温中で長時間放置した場合、ファイバ、ステムなどの
線膨張係数が異なるため、ファイバ先端側の支持部に熱
ひずみが発生し、ファイバ固定部材が変形あるいは破壊
し、レーザダイオードと光ファイバとの相対位置ずれを
起こすことについては配慮されていなかった。However, in such a conventional structure, if the package is left in high temperature for a long time, the linear expansion coefficients of the fiber, stem, etc. are different, so thermal strain occurs in the support part on the fiber tip side, and the fiber fixing member is damaged. No consideration was given to deformation or breakage, which would cause a relative positional shift between the laser diode and the optical fiber.
本発明の目的は、パッケージを高温雰囲気中で長時間放
置した時、あるいは室温中で長期間放置した場合でも常
に安定した光結合効率が得られる光ファイバ付半導体発
光装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device with an optical fiber that can always provide stable optical coupling efficiency even when the package is left in a high temperature atmosphere for a long time or at room temperature for a long time.
本発明の特徴はサブマウント及び半導体発光素子を取付
けるパッケージ底部の一部に外力を加えて変形可能ポス
ト形状の取付部を形成し、この取何部に光ファイバ先端
を前述の半導体発光素子の出射面と対向するように取付
けることにより、半導体発光素子と光ファイバ先端の光
結合端の位置合せを上記ポスト形状の発光素子取付部を
調整しながら最適位置に合せることができる構成にした
ものである。A feature of the present invention is that an external force is applied to a part of the bottom of the package to which the submount and the semiconductor light emitting element are attached to form a deformable post-shaped attachment part, and the tip of the optical fiber is attached to this attachment part to emit light from the semiconductor light emitting element. By mounting it so that it faces the surface, the semiconductor light emitting element and the optical coupling end of the tip of the optical fiber can be aligned to the optimum position while adjusting the post-shaped light emitting element mounting part. .
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
レーザダイオード1はSiCなど材料で作られたサブマ
ウント2−Lにはんだなどの接合材を介して固定されて
いる。このサブマウント2はコバールなどの材料で作ら
れたパッケージ3の底部でポスト形状をした取付部3a
lに、はんだなどの接合材を介して固定されている。一
方、光ファイバ4は、パッケージ3に取付けたファイバ
ガイド5にレーザダイオード1からの出射光が効率よく
集光できるように出射面と対面するように位置し、先端
部4a及び中間部4bの所ではんだあるいは接着剤で固
定されている。このファイバガイド5は、管状のジャケ
ットガイド8に銀ろうなどの接合材で固定されている。The laser diode 1 is fixed to a submount 2-L made of a material such as SiC via a bonding material such as solder. This submount 2 is a post-shaped mounting portion 3a at the bottom of a package 3 made of a material such as Kovar.
1 through a bonding material such as solder. On the other hand, the optical fiber 4 is positioned so as to face the output surface so that the light emitted from the laser diode 1 can be efficiently focused on the fiber guide 5 attached to the package 3, and the optical fiber 4 is located at the tip portion 4a and the intermediate portion 4b. Fixed with solder or adhesive. This fiber guide 5 is fixed to a tubular jacket guide 8 with a bonding material such as silver solder.
また、このジャケットガイド8は銀ろうなどの接合材に
より、パッケージ3の側面部に固定されている。なお、
この光ファイバ4は、石英ガラス材などの高い屈折率を
有するコア部と、このコア部を覆い、コア部より低い屈
折率を有するクラッド部と、これらを保護するために表
面を覆ったナイロンなどのジャケット部とから構成され
、コア部に入射した光が、屈折率の違いにより閉に込め
られ、コア部内で全反射を繰り返しながら伝ばしていく
。Further, this jacket guide 8 is fixed to the side surface of the package 3 with a bonding material such as silver solder. In addition,
This optical fiber 4 includes a core portion having a high refractive index such as quartz glass material, a cladding portion that covers this core portion and has a lower refractive index than the core portion, and a cladding portion such as nylon or the like that covers the surface to protect the core portion. The light incident on the core is confined due to the difference in refractive index, and is transmitted through repeated total reflections within the core.
レーザダイオード1からの出射光をモニタし常に一定の
光出力が得られるように受光素子6が設けである。7は
パッケージ3内に湿気などが流入するのを防ぎ気密を保
つためのキャップである。A light receiving element 6 is provided to monitor the light emitted from the laser diode 1 and to always obtain a constant light output. A cap 7 prevents moisture from entering the package 3 and maintains airtightness.
このような構成において、レーザダイオード1と光ファ
イバ4の光結合端との位置合せを行うためには、まず、
光ファイバ4を確実に固定しておき、つぎに、パッケー
ジ3のポスト形状をした取付部3aを光結合効率が最大
となるよう変形させることにより調整する。このような
構成でパッケージ3を高温に長時間放置しても、光ファ
イバ4はファイバガイド5で固定されているため、光フ
ァイバ4の光結合端が突き出たり位置ずれを起こすこと
がない。一方パッケージ3のポス1へ形状をした取付部
3 aの部分を調整のため変形させると、弾性余効現象
を起こして短時間のうちにもどることがある。たとえば
、第2図のようなポスト形状をした取付部3dを■7.
変形させた後の弾性余効によるもどり量■4□は、第7
3図に示される。第3図において横軸は時間をとってお
り縦軸はもどり祉■4□をとっている。また図中各点の
幅は初期変形鼠り、の幅を示している。この図からもオ
)かるように初期変形斌r、、の大きさにかかわらず、
■、2は比較的短時間のうちに一定の値となりそれ以後
は変形なく安定している。したがって、レーザダイオー
ド1の位置を調整後、その状態で短時間放置した後、再
度位置合せを行なうとレーザダイオード1と光ファイバ
4との位置は安定することがわかる。In such a configuration, in order to align the laser diode 1 and the optical coupling end of the optical fiber 4, first,
The optical fiber 4 is fixed securely, and then adjustment is made by deforming the post-shaped attachment portion 3a of the package 3 so that the optical coupling efficiency is maximized. With this configuration, even if the package 3 is left at a high temperature for a long time, the optical coupling end of the optical fiber 4 will not protrude or shift its position because the optical fiber 4 is fixed by the fiber guide 5. On the other hand, if the attachment portion 3a of the package 3 is deformed for adjustment, an elastic aftereffect may occur and the attachment portion 3a may return to its original state within a short period of time. For example, attaching the post-shaped mounting portion 3d as shown in Fig. 2 to ■7.
The amount of recovery ■4□ due to the elastic aftereffect after deformation is the seventh
This is shown in Figure 3. In Fig. 3, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents return welfare ■4□. In addition, the width of each point in the figure indicates the width of the initial deformation. As can be seen from this figure, regardless of the size of the initial deformation r,
(2) and 2 become constant values within a relatively short time and remain stable thereafter without deformation. Therefore, it can be seen that the position of the laser diode 1 and the optical fiber 4 becomes stable when the position of the laser diode 1 is adjusted, left in that state for a short time, and then aligned again.
前述のポスト形状をした取付部3aは、その根元部に切
り欠き溝をつけてもよく、また、円柱の他に角柱あるい
は逆円すい状でもよい。さらに、レーザダイオード1と
受光素子6を同一の取付部に配置することにより、レー
ザダイオード1と受光素子6との間の位置調整をなくす
構造も考えられる。The above-mentioned post-shaped mounting portion 3a may have a cutout groove at its base, and may also have a prismatic or inverted conical shape in addition to a cylindrical shape. Furthermore, a structure may be considered in which position adjustment between the laser diode 1 and the light receiving element 6 is eliminated by arranging the laser diode 1 and the light receiving element 6 in the same mounting part.
取付部3aの形状が、円柱などのスl−レートなものの
他に複雑な形、たとえば、第4図のようなものがある。The shape of the mounting portion 3a may be a slate shape such as a cylinder or a complicated shape, for example, as shown in FIG. 4.
このようにr、字形にすると横方向(X方向)の位置合
せとたて方向(Y方向)の位置合せを分離して行うこと
ができ、さらに精度よく位置合せができる効果がある。This r-shape allows alignment in the lateral direction (X direction) and alignment in the vertical direction (Y direction) to be performed separately, which has the effect of allowing more accurate alignment.
本発明によれば、レーザダイオードと光ファイバとの位
置合せをレーザダイオード部の変形によって行うことに
より、その後の温度変化に対し、安定した光結合を有す
る光ファイバ付半導体発光装置を得ることができる。According to the present invention, by aligning the laser diode and the optical fiber by deforming the laser diode part, it is possible to obtain a semiconductor light-emitting device with an optical fiber that has stable optical coupling against subsequent temperature changes. .
第1図は光ファイバ付半〜3光装置の一実施例の縦断面
図、第2図は第1図における発光素子取付部を示す図、
第3図は第2図に示す取付部の弾性面
余効を説明す秋第4図は本発明における発光素子取付部
の他の実施例を示す斜視図、第5Mはレーザダイオード
と光ファイバとのY方向位置ずれ量と光結合効率を示す
図、第6図はレーザダイオードと光ファイバとのY方向
位置ずれ量と光結合効゛率を示す図である。
1・・・レーザダイオード、2・・・サブマウント、3
・・・パッケージ、3a・・・取付部、4・・・光ファ
イバ、5・・・ファイバガイド、6・・・受光素子、7
・・・キャラ第1図
メ2図
砲 へ
(V、)+a寸をX
(幻秦Q+賢VFIG. 1 is a vertical cross-sectional view of an embodiment of a half to three optical device with optical fibers, FIG. 2 is a diagram showing a light emitting element mounting part in FIG. 1,
FIG. 3 is a diagram illustrating the elastic surface aftereffect of the mounting portion shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing the amount of displacement in the Y direction and the optical coupling efficiency between the laser diode and the optical fiber. 1...Laser diode, 2...Submount, 3
... Package, 3a... Mounting part, 4... Optical fiber, 5... Fiber guide, 6... Light receiving element, 7
...Character 1st map 2nd map gun (V,) + a dimension to X (phantom Qin Q + wise V
Claims (1)
した発光素子と、該発光素子の近傍に出射光を導入でき
るように光ファイバを固定してなる光ファイバ付半導体
発光装置において、前記発光素子及びサブマウントを変
形が容易なパッケージ底面部の取付部に接合固定し、こ
の取付部を変形させることにより発光素子端面からの出
射光方向を調整できるようにしたことを特徴とすると光
ファイバ付半導体発光装置。 2、パッケージ底面部の発光素子取付部の形状は角柱、
円柱、逆円すいあるいは逆L字形状としたことを特徴と
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。[Claims] 1. A semiconductor light emitting device with an optical fiber, which includes a light emitting element bonded to the bottom of a package via a submount, and an optical fiber fixed so that emitted light can be introduced into the vicinity of the light emitting element. The device is characterized in that the light emitting element and the submount are bonded and fixed to an easily deformable mounting part on the bottom of the package, and by deforming this mounting part, the direction of light emitted from the end face of the light emitting element can be adjusted. If so, it is a semiconductor light emitting device with optical fiber. 2. The shape of the light emitting element mounting part on the bottom of the package is prismatic.
The semiconductor light emitting device with an optical fiber according to claim 1, characterized in that the semiconductor light emitting device has a cylinder, an inverted cone, or an inverted L shape.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12043685A JPS61279190A (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Semiconductor light emitting device with optical fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12043685A JPS61279190A (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Semiconductor light emitting device with optical fiber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61279190A true JPS61279190A (en) | 1986-12-09 |
Family
ID=14786160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12043685A Pending JPS61279190A (en) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | Semiconductor light emitting device with optical fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61279190A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03157606A (en) * | 1989-11-16 | 1991-07-05 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for coupling optical semiconductor element of optical semiconductor module and 2 kinds or above of optical fibers |
EP0908984A1 (en) * | 1997-10-10 | 1999-04-14 | Lucent Technologies Inc. | Soldering an optical component to a substrate |
WO2006035633A1 (en) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Nec Corporation | Semiconductor device having optical signal input/output mechanism |
EP0990186B1 (en) * | 1997-06-18 | 2007-05-02 | Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) | Alignment of optical building elements |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP12043685A patent/JPS61279190A/en active Pending
Cited By (6)
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US7561762B2 (en) | 2004-09-27 | 2009-07-14 | Nec Corporation | Semiconductor device having optical signal input-output mechanism |
US7783143B2 (en) | 2004-09-27 | 2010-08-24 | Nec Corporation | Semiconductor device having optical signal input-output mechanism |
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