JPS63163806A - 半導体レ−ザと光フアイバの接続構造 - 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】 概要 光ファイバを方形の活性層端面を有する半導体レーザに
接続する場合に、光ファイバの端部を、その前記活性層
厚さ方向の曲率が該活性層幅方向の曲率より小さい連続
した曲率表面を右覆るように形成し、該先細り先端部と
活性層端面とが対向でるような構造とする。活性層厚さ
方向の光の拡がりについての先細り先端部の集束作用は
、活性層幅方向についての集束作用より大きいので、厚
さ方向の放射角が幅方向の放射角より大きい半導体レー
ザの出０４光を効率良く光ファイバに結合させることが
可能になる。

産業上の利用分野 本発明は、方形の発光面を右づる半導体レーザと光ファ
イバの接続構造に関する。

実用化されている光通信システムにおいては、一般に半
導体レーザを時系列の電気信号で直接変調し、この変調
光を伝送路としての光ファイバに導くようにしている。

このため、伝送損失の面に限って言うならば、光ノフイ
バ内に導く信号光の強度が高いほど伝送距離が増大し、
都合が良いことになる。一方、半導体レーザは、その発
光対命を考ｒａ″９ると、所定の上限光出力電力値以下
で動作させることが望ましく、従って、出力光を効率良
く光フアイバ内に入射さゼる必要があり、最適な半導体
レーザと光ファイバの接続構造が模索されている。

従来の技術 従来、半導体レーザと光ファイバを接続する場合には、
例えば円柱レンズ及び屈折率分布型ロッドレンズ等のレ
ンズ系を介して、半導体レーザの発光面と光ファイバの
入射面を光学的に結合するようにしていた。

一方、上記レンズ系を用いずに該光学的結合を達成づる
ものとして、光ファイバの一端面に微小レンズを一体的
に形成した構造を挙げることができる。

第３図にこの種の接続構造の一例を示す。１１は光ファ
イバであり、その端部には先細り形状のテーパ一部１２
が形成されている。テーパ一部１２先端は球状の曲率表
面１３となっている。１４はその端部が発光面となる活
性層１５をｈする半導体レーザである。半導体レーｆ１
４と光ファイバ１１は、これらの活性層１５及び球状曲
率表面１３が所定距離をおいて対内するように配置され
ており、活性層１５端面から放射された光は、球状曲率
表面１３の凸レンズ作用により、光ファイバ１１のコア
に導かれるようになっている。

発明が解決しようとする問題点 しかし、半導体レーザ１４の活性層１５端而は、一般的
には製造上の都合から第４図に示すように長方形となっ
ており、且つこの活性層１５の幅Ｗは厚さｔに比べて大
きなものであるので、活性層１５端面から放射された光
のビーム拡がりについては、厚さ方向の拡がり王の方が
幅方向の拡がりＷより大きくなり、照射スポットが略楕
円状になってしまうのが実情である。このため、厚さ方
向の拡がりが光ファイバ１１の受光許容角を上回ってい
る場合には、損失光量が増大し、良好な接続効率を得る
ことができないという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みて創作されたもので、そ
の目的は、活性層の厚さ及び幅が異なる半導体レーザを
効率良く光ファイバに結合することのできる接続構造を
提供することにある。

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題点は、方形の活性層端面を有づ
゛る半導体レーザと光ファイバを接続するにあたり、光
ファイバの端部を先細り形状に形成し、該先細り先端部
を、イの前記活性層厚さ方向の曲率が該活性層幅方向の
曲率より小さい連続した曲率表面を有するように形成し
、該先細り先端部と活性層端面とを対向させるようにし
た接続構造とすることにより解決される。

作　　　用 本発明の接続構造にあっては、光ファイバの先細り端部
を、活性層厚さ方向の曲率が活性層幅方向の曲率より小
さい連続した曲率表面を有するように形成しているので
、活性層端面から放射された光の該厚さ方向の拡がりに
対しての先細り先端部の集束作用は、活性層幅方向に対
しての集束作用より大きくなる。このため、厚さ方向へ
のビーム拡がりが幅方向へのビーム拡がりより大きな半
導体レーザの出ツノ光を高効率で光ファイバに結合させ
ることが可能となる。

尚、連続した曲率表面とは、当該面上の任意の点におけ
る接平面の傾きが不連続となっていないなめらかな表面
のことである。

実　　施　　例 以下、本発明の望ましい実施例を図面にもとづいて詳細
に説明する。

第１図は本発明の接続構造を適用して光学的に結合され
る半導体レーザ２及び光ファイバ３の斜視図であり、第
２図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ第１図におけるへ方向
（半導体レーザ２の活性層１の厚さ方向）矢視図及びＢ
方向（同幅方向）矢視図である。半導体レーザ２の活性
層１は、一般に出力光軸方向に延設された帯状の形状を
なしＣおり、活性層１端而から出射される光のビーム拡
がりについては、活性層１の厚さ方向（以下を方向とい
う）の放射角の方が活性層１の幅方向（以下Ｗ方向とい
う〉の放射角より太き（なっているものである。

光ファイバ３の入射端側は先細り形状に形成されており
、この先細り先端部４のＷ方向の曲率は、を方向の曲率
より緩やかに設定されている。つまり、第２図に示づよ
うに、Ｗ軸と平行な光ファイバ３断面における先細り先
端部４に対応した部分の曲率半径Ｒは、を軸と平行な断
面における部分の曲率半径ｒよりも大きくなるようにさ
れている。

このような形状の一例として、先細り先端部４の活性層
１端面に平行な断面が概略楕円であり、該楕円の長軸及
び短軸が活性Ｆ！１１端而からの距離に応じて徐々に増
大するような形状がある。

上述した先端部形状の光ファイバ３を作成するには、例
えば光ファイバ３をＷ方向及びｔ方向から異なる条件で
部分的に加熱溶融しながら伸長させて切断するようにす
ればよい。軟化・溶融した先端部はその表面張力により
所定の曲率に形成され、このように形成された先細り先
端部４のコア径は、前記表面張力等の影響により、他の
部分のコア５の径より若干大きなものとなり、光学的結
合の面で都合が良い。先端部の加工を上記加熱溶融によ
らずに例えばエツチング等の部分的な除去手段による場
合には、先細り先端部４のコア径が増大することはない
。

光ファイバ３と半導体レーザ２は、これらの先細り先端
部４及び活性層１端面が互いに対向するように配置され
ており、両部材の離間距離は、活性ｗＪ１端面から出射
される光ビームの放射角に応じて設定される。を方向の
放射角はＷ方向の放射角より大きなものであるが、前述
したように先細り先端部４のｔ方向の曲率半径ｒ　ｔ　
Ｗ　方向の曲率半径Ｒより小さくして、を方向について
の集束作用がＷ方向についての集束作用よりも大きくな
るようにしているので、長方形の活性層端面を有する半
導体レーザ２の出力光を効率良く光ファイバ３に結合さ
せることが可能となる。

尚、本発明の接続構造は、シングルモード光ファイバ及
びマルチモード光ファイバのどちらにも適用可能である
。

発明の効果 以上詳述したように、本発明の接続構造によれば、光フ
ァイバの先端部に、半導体レーザの活性層の幅方向及び
厚さ方向についての集束作用が異なる微小レンズを形成
したので、活性層の厚さ及び幅が異なる半導体レーザを
効率良く光ファイバに結合することが可能になるという
効果を秦づる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の接続構造を適用し【光学的に結合さ
れる半導体レーザ及び光ファイバの斜視図、 第２図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第１図におけるＡ方
向矢視図及びＢ方向矢視図、 第３図は、半導体レーザと光ファイバの従来の接続構造
を示す図、 第４図は、一般的な半導体レーザのビーム拡がりを説明
プるための図である。 １．１５・・・活性層、 ２．１４・・・半導体レーザ、 ３．１１・・・光ファイバ、 ４・・・先細り先端部、　５・・・コア。 出願人：　富七通株式会社　　　　スー　。 代理人：　弁理士　井　桁　貞　−ｑ−ｊ、　／′／′ 第１図 ら コ （ｂ） ３　二　尤ファイへ〇 第１図ｊσｈ・けろＡ支間沢視囮（ａ）及〆Ｂ方旬χ祝
凹（ｂ）第２図 ｆ　１　：　４二ファイバ゛ １４：手４４ｐ−ｒ Ｖ＋イ杢し一穴尤ファ（７Ｙ／）従来の挿摩屯、祷止を
示す図第３図 一飛的Ｑ千尋イ本１−”ｊ”／）ビーム抗か９そ宸え明
オろぐＶの凹第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 方形の活性層（１）端面を有する半導体レーザ（２）と
   光ファイバ（３）の接続構造において、光ファイバ（３
   ）の端部を先細り形状に形成し、該先細り先端部（４）
   を、その前記活性層（１）厚さ方向の曲率が該活性層（
   １）幅方向の曲率より小さい連続した曲率表面を有する
   ように形成し、該先細り先端部（４）と活性層（１）端
   面とを対向させたことを特徴とする半導体レーザと光フ
   ァイバの接続構造。