JPS62211979A - 半導体発光装置の結合機構 - Google Patents
半導体発光装置の結合機構Info
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- JPS62211979A JPS62211979A JP61055311A JP5531186A JPS62211979A JP S62211979 A JPS62211979 A JP S62211979A JP 61055311 A JP61055311 A JP 61055311A JP 5531186 A JP5531186 A JP 5531186A JP S62211979 A JPS62211979 A JP S62211979A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
実用化している発光素子に発光ダイオード（ＬＥＤ）と
レーザ・ダイオード（Ｌ Ｄ）があるが、長距離光通信
用としてはＬＤが主として使用される。本発明ではＬＤ
の周囲温度の変動に伴うＬＤの微分効率の変化を、ＬＤ
と光ファイバの結合機構にて補正を行った。
レーザ・ダイオード（Ｌ Ｄ）があるが、長距離光通信
用としてはＬＤが主として使用される。本発明ではＬＤ
の周囲温度の変動に伴うＬＤの微分効率の変化を、ＬＤ
と光ファイバの結合機構にて補正を行った。
本発明は、発光素子、特にＬＤと光ファイバとの結合機
構に関する。
構に関する。
光通信にはその光源として、短距離光通信用としてはＬ
ＥＤが多く使用されているが、長距離大容量通信用とし
ては、ディジタル通信に適した光源としてＬＩ）が主と
して使用されている。
ＥＤが多く使用されているが、長距離大容量通信用とし
ては、ディジタル通信に適した光源としてＬＩ）が主と
して使用されている。
ＬＤの発光特性は、素子電流を増加させていくと、素子
により決まる一定のしきい値電流■ｔｈに達してから発
振を開始し、電流と共に光出力も増大する。
により決まる一定のしきい値電流■ｔｈに達してから発
振を開始し、電流と共に光出力も増大する。
上記発振特性はＬＤの周囲温度、即ちＬＩ）の温度によ
って著しく影響を受け、■いが変動するのみならず、光
出力特性の傾斜も変化する。
って著しく影響を受け、■いが変動するのみならず、光
出力特性の傾斜も変化する。
このため光通信として重要なる特性の一つである微分特
性が変動して通信の品質の劣化を来すので、高品質の光
通信用としては複雑なる入力信号制御回路を必要とし改
善が要望されている。
性が変動して通信の品質の劣化を来すので、高品質の光
通信用としては複雑なる入力信号制御回路を必要とし改
善が要望されている。
代表的なるＬＤの発振特性を第５図に示す。横軸はＬＤ
を流れる電流■であり、縦軸は光出力Ｐを表す。
を流れる電流■であり、縦軸は光出力Ｐを表す。
ＬＤの素子の周囲温度をＴとし、ＴがＴ ＋ 、 Ｔ
ｚ。
ｚ。
Ｔ３と順次高温側に変化した時の発振特性を■。
ｎ、ｍの曲線で示す。
ＬＤは、電流Ｉがしきい値電流１ ｔｈｌ＋ Ｉ ｔｈ
□。
□。
■い３に達してからレーザ発振する。然も特性■。
■、■は平行にシフトしているのでなく、その傾斜も温
度が高い方で緩やかになる。
度が高い方で緩やかになる。
η＝ΔＰ／ΔＩはＬＤの微分効率と呼ばれ、理想的には
温度Ｔの変化に係わらず一定であることが望ましい。
温度Ｔの変化に係わらず一定であることが望ましい。
即ち、理想的なるＬＤの発振特性としては第６図の如き
特性が求められている。
特性が求められている。
ＬＤをパルス通信用の発光源として使用する場合は、し
きい値電流に近い直流バイアス電流Ｉｓを流し、またＩ
Ｓは周囲温度Ｔによりフィードバックを加えて、常に発
振パルスの波高値が一定となるように回路的に配慮され
ている。
きい値電流に近い直流バイアス電流Ｉｓを流し、またＩ
Ｓは周囲温度Ｔによりフィードバックを加えて、常に発
振パルスの波高値が一定となるように回路的に配慮され
ている。
上記に述べた、従来の技術によるバイアス電流■５の制
御方法では、第６図の如＜ＬＤの発振特性が理想的な場
合はパルス特性は周囲温度Ｔの変化に係わらず一定とな
る。
御方法では、第６図の如＜ＬＤの発振特性が理想的な場
合はパルス特性は周囲温度Ｔの変化に係わらず一定とな
る。
然し、実際のＬＤの特性は第５図の如くになり微分効率
ηは温度により変化する。即ち温度ＴＩ。
ηは温度により変化する。即ち温度ＴＩ。
ＴＺ、Ｔ３の時のηをη０．η２．η３とすると、η蔦
〉η２〉η；「 となるので、直流バイアス電流■５に加えるパルス電流
が一定の場合は、光パルス出力は周囲温度Ｔにより変動
する。
〉η２〉η；「 となるので、直流バイアス電流■５に加えるパルス電流
が一定の場合は、光パルス出力は周囲温度Ｔにより変動
する。
従って、温度Ｔが変化する時は、直流バイアス電流工、
を制御すると共にこれに重畳するパルス電流Ｉｔの値に
も補正を加えて光パルス出力を一定にすることが必要で
、変調回路の構成と制御が複雑となり簡単化が求められ
ている。
を制御すると共にこれに重畳するパルス電流Ｉｔの値に
も補正を加えて光パルス出力を一定にすることが必要で
、変調回路の構成と制御が複雑となり簡単化が求められ
ている。
上記問題点は、本発明のＬＤの出力光と光ファイバとの
結合機構として、該ＬＤの微分効率の温度特性を補償す
る結合効率を有する機構を設けることにより解決される
。
結合機構として、該ＬＤの微分効率の温度特性を補償す
る結合効率を有する機構を設けることにより解決される
。
上記補償機構の具体的な構造としては、光ファイバとＬ
Ｄをそれぞれ支持する部品に膨張係数の異なる材質を使
用し、温度変化により相対位置に変位を生ぜしめ、ＬＤ
の微分効率の最も低下せる条件で、相対位置を最適位置
とする支持機構で達成できる。
Ｄをそれぞれ支持する部品に膨張係数の異なる材質を使
用し、温度変化により相対位置に変位を生ぜしめ、ＬＤ
の微分効率の最も低下せる条件で、相対位置を最適位置
とする支持機構で達成できる。
更に別の方法として、光ファイバとＬＤとの間に、ＬＤ
の微分効率を補償する光透過特性を有するフィルターを
挿入せることによっても達成が可能である。
の微分効率を補償する光透過特性を有するフィルターを
挿入せることによっても達成が可能である。
ＬＤの微分効率は第５図で明らかに素子の温度上昇と共
に低下する特性を示す。従って補償機構としては、温度
上昇と共に結合効率が上昇する特性の結合機構を設けれ
ば、光ファイバからの出力は温度に対して変化の無い特
性が得られる。
に低下する特性を示す。従って補償機構としては、温度
上昇と共に結合効率が上昇する特性の結合機構を設けれ
ば、光ファイバからの出力は温度に対して変化の無い特
性が得られる。
ＬＤと光ファイバの支持部品を利用する方法は、温度上
昇による支持部品の膨張の差を利用して、温度が最も高
い条件で光ファイバの出力が最大となる如く光ファイバ
の位置を決定し、温度が低くなると位置ずれを生じ、光
ファイバに入射するＬＤ比出力軽減することで補償特性
が得られる。
昇による支持部品の膨張の差を利用して、温度が最も高
い条件で光ファイバの出力が最大となる如く光ファイバ
の位置を決定し、温度が低くなると位置ずれを生じ、光
ファイバに入射するＬＤ比出力軽減することで補償特性
が得られる。
また、ＬＤの温度上昇によって生ずる発振波長の変化を
利用して、ＬＤと光ファイバの間に微分効率と反対の光
透過特性を持つフィルターを挿入することでも同様の補
償特性が得られる。
利用して、ＬＤと光ファイバの間に微分効率と反対の光
透過特性を持つフィルターを挿入することでも同様の補
償特性が得られる。
第５図の発振特性をもつＬＤの周囲温度Ｔに対する微分
効率ηを図示すると、第３図の如くになる。同図では縦
軸は温度Ｏ℃で１００％とした相対値で表している。
効率ηを図示すると、第３図の如くになる。同図では縦
軸は温度Ｏ℃で１００％とした相対値で表している。
結合機構の結合効率η。を同図に示す如く選べば、綜合
せる光ファイバよりの光出力微分効率η。
せる光ファイバよりの光出力微分効率η。
は、ηとη。の積となり理想的な６０％で一定の直線η
、で表される。
、で表される。
第１図は本発明による一実施例として、ＬＤ及び光ファ
イバの支持機構による方法を側面図で示す。゛ Ｔが０〜６０℃の温度範囲でＬＤのηは１００％より６
０％に低下する。逆に６０〜１００％の結合効率の変化
を与えるＬＤと光ファイバの位置変位は、２μｍである
ことが測定により求められる。
イバの支持機構による方法を側面図で示す。゛ Ｔが０〜６０℃の温度範囲でＬＤのηは１００％より６
０％に低下する。逆に６０〜１００％の結合効率の変化
を与えるＬＤと光ファイバの位置変位は、２μｍである
ことが測定により求められる。
先端を球状に加工せる光ファイバ１はインバー（Ｉ ｎ
ｖａｒ）よりなる支持棒２に保持され、ＬＤ３は銅材に
よる支持台４に固定されている。
ｖａｒ）よりなる支持棒２に保持され、ＬＤ３は銅材に
よる支持台４に固定されている。
線膨張係数はインバーは０．１〜２ Ｘ １０−６／ｄ
ｅｇであり、銅では１６．８Ｘ １０−６／ｄｅｇであ
るので、６０℃の温度変化で２μｍの変位を与えるため
には支持棒２の高さｈは下記の式で与えられる（インバ
ーの線膨張係数を微小として）。
ｅｇであり、銅では１６．８Ｘ １０−６／ｄｅｇであ
るので、６０℃の温度変化で２μｍの変位を与えるため
には支持棒２の高さｈは下記の式で与えられる（インバ
ーの線膨張係数を微小として）。
１６．８ｘｌＯ−６ｘ ｈ ｘ６０＃２ Ｘｌ０−’ｈ
＃、２ （ｍｍ） 即ち、２ｍｍの高さのインバーの支持棒に光ファイバを
固定し、周囲温度６０℃で最大の結合を得るごとくに光
学系を調整すれば、温度が６０℃以下の場合では位置ず
れを発生して結合効率が低下し、綜合効率η、はほぼ平
坦となる。
＃、２ （ｍｍ） 即ち、２ｍｍの高さのインバーの支持棒に光ファイバを
固定し、周囲温度６０℃で最大の結合を得るごとくに光
学系を調整すれば、温度が６０℃以下の場合では位置ず
れを発生して結合効率が低下し、綜合効率η、はほぼ平
坦となる。
更に、別の実施例を第２図により説明する。第２図では
ＬＤ３よりの光出力は球状レンズ５に照射され、平行光
線となってフィルター６を透過後、光ファイバ７に入力
される。
ＬＤ３よりの光出力は球状レンズ５に照射され、平行光
線となってフィルター６を透過後、光ファイバ７に入力
される。
ＬＤの発振波長は、温度上昇１℃当たり０．３〜０．４
ｎｍ長波長側にシフトする。従って０〜６０℃の温度変
化では、０．３５ｎｍ／ ’Ｃとすると２１ｎｍの波長
シフトが発生する。
ｎｍ長波長側にシフトする。従って０〜６０℃の温度変
化では、０．３５ｎｍ／ ’Ｃとすると２１ｎｍの波長
シフトが発生する。
従って、第４図に示す如く、透過率が波長シフトに対し
て６０〜１００％と変化するフィルター６をＬＤと光フ
ァイバとの間に挿入する。
て６０〜１００％と変化するフィルター６をＬＤと光フ
ァイバとの間に挿入する。
これにより光ファイバに入射する光出力は先の実施例と
同様に温度変化に対して平坦化される。
同様に温度変化に対して平坦化される。
上記の説明ではη１が理想的な平坦特性をとる条件とし
てのη。を求めたが、具体的に実施例では第３図のη。
てのη。を求めたが、具体的に実施例では第３図のη。
よりもずれた特性となることが屡起こる。この場合でも
η、が温度変化に対し多少上下に変動しても、従来の方
法に比して格段と光ファイバよりの出力微分効率は改善
される。
η、が温度変化に対し多少上下に変動しても、従来の方
法に比して格段と光ファイバよりの出力微分効率は改善
される。
以上に説明せるごとく、本発明の結合機構を設けること
により、光通信用の発光源としては周囲温度が変化した
場合でも光ファイバよりの出力微分効率は変化は極めて
微小となり変調回路の設計が著しく簡易化される。
により、光通信用の発光源としては周囲温度が変化した
場合でも光ファイバよりの出力微分効率は変化は極めて
微小となり変調回路の設計が著しく簡易化される。
第１図は本発明にかかわる半導体発光装置の結合機構の
一実施例を説明する側面図、 第２図は本発明にかかわる別の実施例を説明する側面図
、 第３図は本発明の結合効率η。の選定を説明する図、 第４図は本発明のフィルター特性を説明する図、第５図
は通常のＬＤの発振特性を説明する図、第６図は理想的
なＬＤの発振特性を説明する図、を示す。 図面において、 １．７は光ファイバ、 ２は支持棒、 ３はレーザ・ダイオード（Ｌ Ｄ）、 ４は支持台、 ５は球状レンズ、 ６はフィルター、 Ｔは周囲温度、 η、η。、ηｔはそれぞれＬＤの微分効率、結３し−ザ
゛、ブイオート上＝（ＬＤ） 第１図 オｓｙ？ｔｖ刀Ｉ；η・〃・ノコ３ノリ司つご険Ｉをヂ
テ九戎Ｖ日Ｍ７シａｉｈＦ第２図 、３４度Ｔ（’Ｃ） ＄＋９Ｅｑａ体ｓｑ’Ｚｃｔｒ＞ｔ’１ｅＦｔ＃７ｔｉ
ｍ第３図 ヲ皮者シフ１−Ｔ（η匍
一実施例を説明する側面図、 第２図は本発明にかかわる別の実施例を説明する側面図
、 第３図は本発明の結合効率η。の選定を説明する図、 第４図は本発明のフィルター特性を説明する図、第５図
は通常のＬＤの発振特性を説明する図、第６図は理想的
なＬＤの発振特性を説明する図、を示す。 図面において、 １．７は光ファイバ、 ２は支持棒、 ３はレーザ・ダイオード（Ｌ Ｄ）、 ４は支持台、 ５は球状レンズ、 ６はフィルター、 Ｔは周囲温度、 η、η。、ηｔはそれぞれＬＤの微分効率、結３し−ザ
゛、ブイオート上＝（ＬＤ） 第１図 オｓｙ？ｔｖ刀Ｉ；η・〃・ノコ３ノリ司つご険Ｉをヂ
テ九戎Ｖ日Ｍ７シａｉｈＦ第２図 、３４度Ｔ（’Ｃ） ＄＋９Ｅｑａ体ｓｑ’Ｚｃｔｒ＞ｔ’１ｅＦｔ＃７ｔｉ
ｍ第３図 ヲ皮者シフ１−Ｔ（η匍
Claims (3)
- （１）レーザ・ダイオード（３）の出力光と、光ファイ
バ（１）／（７）とを結合せしめるに当たり、該レーザ
・ダイオードの微分効率の温度特性を補償する結合効率
を有する機構を設けたことを特徴とする半導体発光装置
の結合機構。 - （２）前記補償機構として、該光ファイバとレーザ・タ
イオートをそれぞれ支持する部品（２）、（４）に膨張
係数の異なる材質を使用し、温度変化により相対位置に
変位を生ぜしめることを特徴とする特許請求範囲第（１
）項記載の半導体発光装置の結合機構。 - （３）前記補償機構として、該光ファイバとレーザ・ダ
イオードとの間に、該微分効率を補償する光透過特性を
有するフィルター（６）を挿入せることを特徴とする特
許請求範囲第（１）項記載の半導体発光装置の結合機構
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61055311A JPS62211979A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 半導体発光装置の結合機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61055311A JPS62211979A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 半導体発光装置の結合機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62211979A true JPS62211979A (ja) | 1987-09-17 |
Family
ID=12995014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61055311A Pending JPS62211979A (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 半導体発光装置の結合機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62211979A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08271766A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Nec Corp | 光結合モジュールの製造方法 |
| US6865323B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-03-08 | Jds Uniphase Corporation | Athermal optical coupler |
| US9885602B2 (en) | 2015-12-28 | 2018-02-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
| CN114138030A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-04 | 西安北方华创微电子装备有限公司 | 温度控制方法和半导体工艺设备 |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61055311A patent/JPS62211979A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08271766A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Nec Corp | 光結合モジュールの製造方法 |
| US6865323B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-03-08 | Jds Uniphase Corporation | Athermal optical coupler |
| US9885602B2 (en) | 2015-12-28 | 2018-02-06 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Particle sensor |
| CN114138030A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-04 | 西安北方华创微电子装备有限公司 | 温度控制方法和半导体工艺设备 |
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