JPS62139375A - 半導体レーザモジュール - Google Patents

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〕 本発明は光通信システム用発光素子モジー−ルとして使
用するのに好適な半導体レーザモジュールに関するもの
である。

〔発明の背景〕

従来の光通信用電子冷却素子（ベルチェ素子）付きデュ
アルインライン型ＬＤモジュールは、ＮＥＣ技報、　Ｖ
ｏｌ、３８．　Ｎｏ、２．１９８５に記載のように、デ
ーアルインラインパッケージ間に設置された電子冷却素
子低温部側に半導体レーザ、モニタ用フォトダイオード
を設け、半導体レーザと光７アイパの結合に先球ファイ
バ結合方式を用いて構成されている。そして１周囲温度
の変化に伴い半導体レーザ出力が変動し、このため光フ
アイバ出力が変動するので、これを抑制するため、半導
体レーザ光出力をモニタ用フォトダイオードで検出し、
このモニタ光が一定となるように半導体レーザ駆動電流
を制御し、光出力を安定化させる自動光出力制御を行っ
ている。周囲温度の変イヒが大きく、自動光出力制御だ
けでは不十分な場合には。

半導体レーザ自身の温度を一定に制御する自動温度制御
を併用するう自動温度制御は、電子冷却素子低温部側に
半導体レーザと共に設置した温度検出素子によって半導
体レーザ部の温度を検出し、これが一定となるように電
子冷却素子の駆動電流を制御して行う。以上の方法によ
れば１周囲温度の変化に伴う光フアイバ出力の変動はか
なり安定化されるが、電子冷却素子および光ファイバを
保持するパッケージ自身の膨張、収縮による半導体レー
ザと先球ファイバとの結合部の位置変動、ｍ予冷却素子
自身の膨張、収縮による結合部の位置変動の影響により
結合状態が変化し、光フアイバ出力に変動が生じる。こ
のため、半導体レーザと先球ファイバ先端部を同一の支
持台上に設け、先球ファイバを固定することで対処して
いる。光ファイバは、位置移動防止のため先端部が固定
さね、。

パッケージと気密封止するためパッケージ導入部で気密
封止固定される。従って、光ファイバは２点で固定され
ることになり、パッケージ材料との熱膨張率の差によっ
て、光ファイバには周囲温度の変化による熱応力が発生
する。この熱応力によシ、位置変動防止固定部、気密封
止固定部および光フアイバ自身に損傷が発生しやすい。

位置変動防止固定部が損傷した場合には、光フアイバ出
力の変動が大きくなって不安定となυ、気密封止固定部
が損傷した場合には、気密不良となって光素子の信頼度
低下を招き、また光フアイバ自身が損傷した場合には、
損失増加や断線が生じる懸念がある。従来の電子冷却素
子付き半導体レーザモジュールは、これらの欠点につい
て配慮されていなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、従来の先球ファイノく結合方式では避
けられなかった光ファイ、＜の熱応力発生を本質的にな
くした、高信頼性の電子冷却素子付き半導体レーザモジ
ュールを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、気密パッケージ内に収納された半導体レーザ
と光ファイバとが、その結合にレンズ結合方式を用いて
、あらかじめ結合状態で組み立てられた半導体レーザモ
ジュール自身’ｌ［予冷却素子により温度制御すること
で光ファイノくでの無理な応力発生を本質的に排除し、
また、レンズ結合部の位置変動を、モジー−ル自身の温
度を一定にすることで低減し、さらに、全体をデュアル
インライン端子を有する容器で包含すること全特徴とす
るもので、これによって、高信頼度な結合と、気密状態
の確保を図ったものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面により説明する。

図において、半導体レーザ１とその光軸上に設置された
球レンズ２およびモニタ用フォトダイオード３とは、小
型の気密パッケージ４に収納してあり、半導体レーザ１
の光軸に一致した気密パッケージ４０貫通穴には、集束
形層折率分布円柱レンズ５を気密封止固定してあり、そ
の焦点位置に、光コネクタプラグと同様な方法で光ファ
イバ（本実施例では単一モードファイバを使用するもの
とする。多モードファイバの場合には球レンズ２を省略
することがある）６を保持した光フアイバ保持部７を支
持部品８を用いて気密パッケージ４に固定しである。こ
のようにして最適光結合状態を確保した半導体レーザモ
ジュールは、温度検出素子１１と共に電子冷却素子９の
低温部１０側に固定してあり、電子冷却素子９の高温部
１２は、デュアルインライン気密封止端子（端子間隔、
ピッチがインチ格子上に配列されている）１３（Ｌ−有
するパッケージ１４の内壁面に固定しである。電子冷却
素子９の低温部１０に搭載された半導体レーザモジュー
ルの外表面とパッケージ１４の内壁表面との間には１図
に示すごとく空間が設けられてあシ、熱的に絶縁されて
いる。デュアルインライン気密封止端子１３はパッケー
ジ１４に対し気密端子となｐており、気密パッケージ４
、温度検出素子１１および電子冷却素子９の各端子とそ
れぞれ結線されている（結線は図示せず）。光ファイバ
６は、パッケージ１４のデュアルインライン気密封止端
子１３の、取り出し面と直交した面に設けた光フアイバ
取出し穴１５全通して外部へ取シ出され、パッケージ１
４に気密封止固定された光７アイパ取出し部品１６に設
けた光フアイバ取出し穴１７を通っており、光フアイバ
取出し穴１７と光ファイバ６の隙間は柔軟な気密封止充
填材（図示せず）によシ気密封止しである。

上記構成によれば、半導体レーザ１とモニタ用フォトダ
イオード３は、気密パンケージ４内に収納されており、
かつ熱応力？生じない構造となっているため、気密不良
の発生することはない、。また、結合部である光７アイ
パ保持部７では、光ファイバ６はジャケット被覆材で包
まれた光７アイバ芯線状態であシ“、光７アイパ取出し
穴１７の部分では柔軟な気密封止充填材で保持された状
態であるため、熱応力の発生は非常に小さく１位置変動
の生じることもない。このため、気密不良による光素子
劣化、信頼度低下は発生せず、また光結合部での位置変
動の発生もなく、光結合部自身の温度が一定に制御され
るため結合損失変化は非常に小さい。以上のように、高
安定性、高信頼度を確保することが可能である。

上記実施例では、気密パッケージ４に集束形層折率分布
円柱レンズ５を使用した場合を示したが。

本発明はこれだけに限定されるものではなく、球レンズ
、先球集束形屈折率分布円柱レンズ、凸レンズ等、半導
体レーザ１の出射光を光ファイバ６に集光する機能を有
するレンズについて実施可能である。

〔発明の効果〕。

本発明によれば、あらかじめ半導体レーザおよびモニタ
用フォトダイオードを気密封止し、かっ光７アイパと結
合した状態の半導体レーザモジュール自身を電子冷却素
子で温度制御する構造となっているため、光ファイバの
熱応力による結合部位置変動、気密不良、光フアイバ断
線等は生じにくく、壕だ結合部自身の温度も一定に制御
されるために光フアイバ出力の安定度が高く、高安定、
高信頼度の半導体レーザモジュールを実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す縦断面図である。 １・・・半導体レーザ、２・・・球レンズ、３・・・モ
ニタ用フォトダイオード、４・・・気密パッケージ、５
・・・集束形層折率分布円柱レンズ、６・・・光７アイ
パ。 ７・・・光フアイバ保持部、８・・・支持部品、９・・
・電子冷却素子、１０・・・電子冷却素子低温部、１１
・・・温度検出素子、１２・・・電子冷却素子高温部、
１５・・・デュアルインライン気密封止端子、１４・・
・パッケージ、１５・・・光フアイバ取出・し穴、１６
・・・光フアイバ取出し部品、１７・・・光フアイバ取
出し穴。 ／、〆′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザとモニタ用フォトダイオードとが収納され
   た気密パッケージ、および該半導体レーザと光ファイバ
   とを光結合する結合光学系を有し、該光ファイバが前記
   気密パッケージに前記半導体レーザと光結合された状態
   で固定された半導体レーザモジュールと、電子冷却素子
   と温度検出素子とからなる電子冷却素子付き半導体レー
   ザモジュールにおいて、半導体レーザモジュール、電子
   冷却素子および温度検出素子が、デュアルインライン形
   状の気密封止端子を有する容器に収納されており、該容
   器の内壁に前記電子冷却素子の高温部側を固定するとと
   もに、該電子冷却素子の低温部側に前記半導体レーザモ
   ジュールおよび前記温度検出素子を固定し、該半導体レ
   ーザモジュール、電子冷却素子および温度検出素子の各
   端子と前記容器のデュアルインライン形状の気密封止端
   子とがそれぞれ結線されており、前記半導体レーザモジ
   ュールの外表面と前記容器の内壁表面との間に空間が設
   けられて両者は熱的に絶縁され、前記容器のデュアルイ
   ンライン形状気密封止端子取り出し面と直交する面から
   、前記半導体レーザモジュールの光ファイバを取り出す
   構造を有していることを特徴とする電子冷却素子付き半
   導体レーザモジュール。