JPS62237773A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPS62237773A JPS62237773A JP61081734A JP8173486A JPS62237773A JP S62237773 A JPS62237773 A JP S62237773A JP 61081734 A JP61081734 A JP 61081734A JP 8173486 A JP8173486 A JP 8173486A JP S62237773 A JPS62237773 A JP S62237773A
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- diode
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- Pending
Links
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Landscapes
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- Led Device Packages (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〕
本発明は光フアイバ通信用の光源として利用される半導
体発光装置の改良に関する。
体発光装置の改良に関する。
光フアイバ通信用の光源としては、小形で高効率動作が
可能な半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光
素子を組み込んだ半導体発光装置が多く用いられている
。中でも発光ダイオード分利用した半導体発光装置は光
出力の点で半導体レーザに劣るものの、動作の安定性や
動作寿命および経済性の点で半導体レーザに勝り、短距
離区間の信号伝送用を中心として使用されている。使用
する光ファイバの種類に応じ、多モード光ファイバに対
しては動作の安定性に優れた面発光形発光ダイオードが
、また単一モード光ファイバに対しては光ファイバとの
光結合効率の点で有利な端面発光形発光ダイオードが多
く利用されている。
可能な半導体レーザや発光ダイオードなどの半導体発光
素子を組み込んだ半導体発光装置が多く用いられている
。中でも発光ダイオード分利用した半導体発光装置は光
出力の点で半導体レーザに劣るものの、動作の安定性や
動作寿命および経済性の点で半導体レーザに勝り、短距
離区間の信号伝送用を中心として使用されている。使用
する光ファイバの種類に応じ、多モード光ファイバに対
しては動作の安定性に優れた面発光形発光ダイオードが
、また単一モード光ファイバに対しては光ファイバとの
光結合効率の点で有利な端面発光形発光ダイオードが多
く利用されている。
従来、発光ダイオードを利用した半導体発光装置では、
光ファイバへの結合光出力をより多く得ることに注意が
払われており、通常温度の上昇に伴なって発生する光出
力の低下は駆動電流の増加によって補う電気的補償方式
（電子通信学会技術研究報告ｖｏ１．８４． Ｎ［Ｌ３
０６ 、ＰＩ 〜Ｐ８）によって光出力の安定化を行な
っていた。
光ファイバへの結合光出力をより多く得ることに注意が
払われており、通常温度の上昇に伴なって発生する光出
力の低下は駆動電流の増加によって補う電気的補償方式
（電子通信学会技術研究報告ｖｏ１．８４． Ｎ［Ｌ３
０６ 、ＰＩ 〜Ｐ８）によって光出力の安定化を行な
っていた。
しかしながら上述の従来技術では、光出力の温度依存性
が比較的大きい端面発光形発光ダイオードを用いた半導
体発光装置に対しては駆動電流の変化幅が大きくなり、
この駆動電流の変化に伴なって生じる発光ダイオードの
応答特性の変化が光フアイバ通信への応用に際し問題と
なっていた。例えば、半導体発光装置の使用温度が１０
℃から６０℃の範囲にわたって変化するとき、光出力を
一定値に保持するためには駆動電流を最大最小比約２倍
の範囲にわたって変化させなければならず、これに伴な
う周波数応答特性あるいはパルス応答特性の変化が３０
〜４０％に達する。このように駆動電流による光出力の
安定化方式では使用温度範囲が広い場合に応答特性の安
定性が損なわれ、広帯域信号伝送や高速信号伝送にとっ
て不都合であるという問題点があった。
が比較的大きい端面発光形発光ダイオードを用いた半導
体発光装置に対しては駆動電流の変化幅が大きくなり、
この駆動電流の変化に伴なって生じる発光ダイオードの
応答特性の変化が光フアイバ通信への応用に際し問題と
なっていた。例えば、半導体発光装置の使用温度が１０
℃から６０℃の範囲にわたって変化するとき、光出力を
一定値に保持するためには駆動電流を最大最小比約２倍
の範囲にわたって変化させなければならず、これに伴な
う周波数応答特性あるいはパルス応答特性の変化が３０
〜４０％に達する。このように駆動電流による光出力の
安定化方式では使用温度範囲が広い場合に応答特性の安
定性が損なわれ、広帯域信号伝送や高速信号伝送にとっ
て不都合であるという問題点があった。
本発明の目的は上述の問題点を解決し、使用温度の変化
に対しても安定な光出力と応答特性を有する半導体発光
装置を提供することにある。
に対しても安定な光出力と応答特性を有する半導体発光
装置を提供することにある。
本発明の半導体発光装置は、発光出力に温度依存性を有
する半導体発光素子と、光ファイバへ前記発光出力を結
合させるための結合光学系とを古む半導体発光装置にお
いて、前記半導体発光素子と前記結合光学系が互いに熱
膨張率が異なる支持体上に設置されかつ温度変化に伴な
う前記半導体発光素子と前記結合光学系の相対位置の変
化が前記発光出力の温度依存性を補償すべく配置された
構成を有する。
する半導体発光素子と、光ファイバへ前記発光出力を結
合させるための結合光学系とを古む半導体発光装置にお
いて、前記半導体発光素子と前記結合光学系が互いに熱
膨張率が異なる支持体上に設置されかつ温度変化に伴な
う前記半導体発光素子と前記結合光学系の相対位置の変
化が前記発光出力の温度依存性を補償すべく配置された
構成を有する。
〔実施例１〕
第１図は本発明にもとづく第１の実施例の主要部に関す
る断面図である。本実施例では、熱膨張率が１７ Ｘ
１０−６／”Ｃの銅で作られた銅マウント４の上に発光
波長１．３μｍの発光ダイオード１が設置され、熱膨張
率が０．４ Ｘ １０−６／°Ｃの石英カラス支持体３
の上に光ファイバ２の先端部が支持されている。光ファ
イバ２はコア直径１０μｍ、ファイバ外径１２５μｍの
石英ガラス製の単一モード光ファイバであり、その先端
部は発光ダイオード１との光結合効率の改善のために曲
率半径的５０μｍの球面加工が施されている。発光ダイ
オード１は銅マウント４のマウント面４ａにｐｎ接合面
が平行となるようにマウントされており、出射スポット
の寸法はｐｎ接合面に垂直方向で４μＩｎ、平行方向で
１０μｍである。発光ダイオード１は駆動電流が１００
ｍＡの時、光出力の温度依存性係数として−０，０６ｄ
Ｂ／ ’Ｃを有する。石英ガラス支持体３との接合部の
上端からの銅マウント４の高さｈｌは３，７關であり、
この高さｈｌは温度上昇５０℃に対し、発光ダイオード
１の光ファイバ２に対する相対位置を発光ダイオード１
のｐｎ接合面の垂直方向に３μｍ変化させる長さに相当
する。光ファイバ２をまず石英ガラス支持体３に固定し
た後、６０℃雰囲気において発光ダイオード１と光ファ
イバ２の位置関係が最適となるように石英ガラス支持体
３の位置を調整して全体を固定する。
る断面図である。本実施例では、熱膨張率が１７ Ｘ
１０−６／”Ｃの銅で作られた銅マウント４の上に発光
波長１．３μｍの発光ダイオード１が設置され、熱膨張
率が０．４ Ｘ １０−６／°Ｃの石英カラス支持体３
の上に光ファイバ２の先端部が支持されている。光ファ
イバ２はコア直径１０μｍ、ファイバ外径１２５μｍの
石英ガラス製の単一モード光ファイバであり、その先端
部は発光ダイオード１との光結合効率の改善のために曲
率半径的５０μｍの球面加工が施されている。発光ダイ
オード１は銅マウント４のマウント面４ａにｐｎ接合面
が平行となるようにマウントされており、出射スポット
の寸法はｐｎ接合面に垂直方向で４μＩｎ、平行方向で
１０μｍである。発光ダイオード１は駆動電流が１００
ｍＡの時、光出力の温度依存性係数として−０，０６ｄ
Ｂ／ ’Ｃを有する。石英ガラス支持体３との接合部の
上端からの銅マウント４の高さｈｌは３，７關であり、
この高さｈｌは温度上昇５０℃に対し、発光ダイオード
１の光ファイバ２に対する相対位置を発光ダイオード１
のｐｎ接合面の垂直方向に３μｍ変化させる長さに相当
する。光ファイバ２をまず石英ガラス支持体３に固定し
た後、６０℃雰囲気において発光ダイオード１と光ファ
イバ２の位置関係が最適となるように石英ガラス支持体
３の位置を調整して全体を固定する。
第３図は本実施例を駆動電流１００ｍＡで動作させた場
合の光出力の温度依存性を示したものである。参考とし
て、同じ材質の支持体上に同様な発光ダイオードと光フ
ァイバを設置した従来例の光出力の温度依存性を破線で
示した。本実施例は上述のように使用温度範囲１０〜６
０℃の上限と下限において発光ダイオード１の光出力の
変化量をちょうど補償する光結合効率の変化が生じるよ
うに構成されているために、従来例では３ｄＢの光出力
変化が見られたのに対し、０．７ｄＢと、実用上十分小
さな光出力変化しか示さない。もちろん、本実施例では
光出力の安定化のために駆動電流を調整する必要はなく
、安定した応答特性が得られる。
合の光出力の温度依存性を示したものである。参考とし
て、同じ材質の支持体上に同様な発光ダイオードと光フ
ァイバを設置した従来例の光出力の温度依存性を破線で
示した。本実施例は上述のように使用温度範囲１０〜６
０℃の上限と下限において発光ダイオード１の光出力の
変化量をちょうど補償する光結合効率の変化が生じるよ
うに構成されているために、従来例では３ｄＢの光出力
変化が見られたのに対し、０．７ｄＢと、実用上十分小
さな光出力変化しか示さない。もちろん、本実施例では
光出力の安定化のために駆動電流を調整する必要はなく
、安定した応答特性が得られる。
〔実施例２〕
第２図は本発明にもとづく第２の実施例の主要部に関す
る断面図である０本実施例は熱膨張率が２ Ｘ １０−
６．／’Ｃのシリコンで作られたシリコンマウント５の
上に設置された発光波長１．３μｍの発光ダイオード１
と、熱膨張率が１７ ｘ １０−６／℃の銅で作られた
胴支持体７によって支持されたガラス製のロッドレンズ
８およびシリコンマランＩ・５と胴支持体７を接続され
る銅ベース６とから構成される。光出力を結合させる光
ファイバ２はコア直径１０μｍ、ファイバ外径１２５μ
ｍの単一モード光ファイバである。発光ダイオード１は
第１の実施例と同様に、シリコンマウント５の面にｐｎ
ｎ接面面平行となるように設置されており、出射スボッ
Ｉ・の寸法等の特性も同等である。ロッドレンズ８は外
径が１．５ｍｍ、発光ダイオード１の出射光を光ファイ
バ２の端面にほぼ等像倍率で結像する光学系を構成して
いる。熱膨張による位置変位を生みだす主要要素である
胴支持体７の高さｈ２は１．７ｍｍである。
る断面図である０本実施例は熱膨張率が２ Ｘ １０−
６．／’Ｃのシリコンで作られたシリコンマウント５の
上に設置された発光波長１．３μｍの発光ダイオード１
と、熱膨張率が１７ ｘ １０−６／℃の銅で作られた
胴支持体７によって支持されたガラス製のロッドレンズ
８およびシリコンマランＩ・５と胴支持体７を接続され
る銅ベース６とから構成される。光出力を結合させる光
ファイバ２はコア直径１０μｍ、ファイバ外径１２５μ
ｍの単一モード光ファイバである。発光ダイオード１は
第１の実施例と同様に、シリコンマウント５の面にｐｎ
ｎ接面面平行となるように設置されており、出射スボッ
Ｉ・の寸法等の特性も同等である。ロッドレンズ８は外
径が１．５ｍｍ、発光ダイオード１の出射光を光ファイ
バ２の端面にほぼ等像倍率で結像する光学系を構成して
いる。熱膨張による位置変位を生みだす主要要素である
胴支持体７の高さｈ２は１．７ｍｍである。
本実施例においても第１の実施例と同様に発光ダイオー
ド１とロッドレンズ８の支持体の熱膨張率の相異から生
じる光学系の光軸偏位が発光ダイオード１の光出力の温
度依存性を補償する効果が得られる。本実施例の構成に
よれば、ロッドレンズ８の微小な位置変化が光学系の効
果によって拡大されるために出射スボッ■−が比較的大
きな発光ダイオードに対して有利である。
ド１とロッドレンズ８の支持体の熱膨張率の相異から生
じる光学系の光軸偏位が発光ダイオード１の光出力の温
度依存性を補償する効果が得られる。本実施例の構成に
よれば、ロッドレンズ８の微小な位置変化が光学系の効
果によって拡大されるために出射スボッ■−が比較的大
きな発光ダイオードに対して有利である。
本発明の効果を要約すれば、光出力の温度依存性を結合
光学系の熱変形に伴なう光結合効率の変化によって補償
することにより、光出力と応答特性の両面において安定
な半導体発光装置が得られることである。
光学系の熱変形に伴なう光結合効率の変化によって補償
することにより、光出力と応答特性の両面において安定
な半導体発光装置が得られることである。
第１図および第２図はそれぞれ本発明にもとづく第１お
よび第２の実施例の主要部断面図、第３図は第１の実施
例の光出力の温度依存性を表わす特性図である。 ■・・・発光ダイオード、２・・・光ファイバ、３・・
・石英ガラス支持体、４・・・銅マウント、５・・・シ
リコンマウント、６・・・銅ベース、７・・・胴支持体
、８・・・峯１区 寮２図
よび第２の実施例の主要部断面図、第３図は第１の実施
例の光出力の温度依存性を表わす特性図である。 ■・・・発光ダイオード、２・・・光ファイバ、３・・
・石英ガラス支持体、４・・・銅マウント、５・・・シ
リコンマウント、６・・・銅ベース、７・・・胴支持体
、８・・・峯１区 寮２図
Claims (1)
- 発光出力に温度依存性を有する半導体発光素子と、光フ
ァイバへ前記発光出力を結合させるための結合光学系と
を含む半導体発光装置において、前記半導体発光素子と
前記結合光学系が互いに熱膨張率が異なる支持体上に設
置されかつ温度変化に伴なう前記半導体発光素子と前記
結合光学系の相対位置の変化が前記発光出力の温度依存
性を補償すべく配置されていることを特徴とする半導体
発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61081734A JPS62237773A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61081734A JPS62237773A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62237773A true JPS62237773A (ja) | 1987-10-17 |
Family
ID=13754655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61081734A Pending JPS62237773A (ja) | 1986-04-08 | 1986-04-08 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62237773A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6865323B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-03-08 | Jds Uniphase Corporation | Athermal optical coupler |
-
1986
- 1986-04-08 JP JP61081734A patent/JPS62237773A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6865323B2 (en) | 2002-01-04 | 2005-03-08 | Jds Uniphase Corporation | Athermal optical coupler |
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