JPS6394209A - 半導体レ−ザ装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、光通信等の光信号伝送用の光源として用いら
れる半導体レーザ装置に関する。

従来の技術 従来の半導体レーザと光ファイ・くとの結合は、例えば
特開昭５７−２１１２８８号公報に示されているように
、第３図ａのような構成となっている０ すなわち、半導体レーザ１からの出射光は、結合用レン
ズ２により光ファイバの入射面６に集光し、光ファイバ
のコア４へ導びかれる。

一般的に、半導体レーザを光通信等の光信号伝送系の光
源として用いる場合、半導体レーザがらの出射光の一部
が結合系から反射して半導体レーザに戻ると、半導体レ
ーザの発振特性の不安定化や雑音増加をひき起す原因と
なることが知られている。特にファイバ入射面からの反
射は特に戻る割合が多く、これを解決するために、光フ
ァイ・くの入射端面５を斜めとし、ここでの反射光が半
導体レーザの出射点に戻らないようにするものである。

発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構成では、第３図すに示すように、
光ファイバの入射面５が斜めであることから、ファイバ
内入射光の光軸７は光ファイバの軸に対して角度φ′だ
け傾き、このため結合効率が悪くなる。この事は、光フ
ァイバが単一モード光ファイバの場合、より顕著となる
。角度φ′は光ファイバ軸に垂直な面に対する光ファイ
バ入射面の角度をφとし、光ファイバのコアの屈折率を
ｎ、とすると、スネルの法則により、 ｓｉｎφ＝ｎ１ｓｉｎ（φ−φ′）・・・・・・（１）
の関係から として求められるものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記の問題点を解決するために、半導体レー
ザからの出射光の光軸が光ファイバ内において光ファイ
バの軸とほぼ一致するように、半導体レーザの気密封止
用キャップの窓材の厚さに対応して、この窓材を半導体
レーザからの出射光の光軸と垂直な面に対して斜めとす
るものである。

作用 本発明は上記の構成により、光ファイバ入射端面を斜め
にすることにより生ずる光ファイバの開口角の非対称性
による結合効率の悪化を防止する作用を有するため、半
導体レーザへの反射戻り光を極力抑え、且つ結合効率の
良好な半導体レーザと光ファイバとの結合装置が実現で
きるものである。

実施例 第１図に、本・発明の半導体レーザ装置に基づき光ファ
イバとの結合用レンズとして集束形ロッドレンズを使用
した一実施例を示す。

半導体レーザ１からの出射光は結合用レンズ２により光
ファイバの入射面５に集光し、光ファイバのコア４内へ
伝搬するものである。光ファイバの入射面６は、ここで
の反射光が半導体レーザに戻ることを防止するため、光
ファイバの軸に垂直な面に対して角度φの斜め角を有し
ている。

ここで、光ファイバ入射面５を斜めにすることによって
生ずる光ファイバの開口角の非対称性による結合効率の
悪化を生じない状態、すなわち、光ファイバ内入射光の
光軸７の方向と光ファイバ３の軸方向とが一致するため
の光ファイバ入射光の光軸６が光ファイバ３の軸と成す
角θ２　について述べる。

θ２　は第１図において、光ファイバのコア４の屈折率
をｎｌ　　とすると、スネルの法則によりｓｉｎ　（φ
＋０２）＝ｎ１ｓｉｎφ　　　　　　・・・・・・（３
）の関係から θ２　＝ｓ＋ｎ　（ｎ１ｓ＋ｎφ）−φ　　　　　・・
・・・・（４）として求められるものである。また、こ
のθ２　は集束形ロッドレンズ２からの出射光の光軸が
レンズの軸との成す用度に等しいため、半導体レーザ１
からの出射光の光軸の集束形ロッドレンズ入射面での位
置、すなわち集束形ロッドレンズ２の軸から入射点まで
の距離ｒ１　　の大きさにより決定されるものである。

以下に、式（４）の０２を満足するｒｌについて述べる
。

集束形ロッドレンズにおいて、レンズ入射面における光
線のレンズ軸からの距離をｒｊ、レンズ軸に対する入射
角度を０１　とし、また、レンズ出射面における光線の
レンズ軸からの距離をｒ２、レンズ軸に対する出射角度
を０２　とすると、・・・・・・（５） の関係がある。ここでＪ’Ｔは集束形ロッドレンズの屈
折率分布定数、ｎｏはレンズの軸上の屈折率、２はレン
ズの長さである。また、第１図の場合、θ１＝Ｑであり
、式（４）及び式（５）よりとなる。すなわち、光ファ
イバ入射端面の斜め角φに対応して、式（６）を満足す
る距離ｒ１　　だけレンズ軸から離れ次位置に半導体レ
ーザの出射光が位置すればよいことがわかる。

上記を実現するために、半導体レーザ１の気密封止用Ｃ
ａｐの窓材８を、その厚さｔに対応して、半導体レーザ
１からの出射光の光軸と垂直な面に対して、角度Ｓの斜
め角を設けるものである。

結合用レンズの軸からレンズ入射光の入射位置までの距
離ｒ１　と、気密封止用Ｃａｐの窓材８の厚さｔ及びそ
の傾き角度Ｓとの間には １ｇ の関係がある。ここでｎｇは気密封止用Ｃａｐの窓材の
屈折率である。上式（７）より、ｒｌを決定する最適の
ｔ及びＳを求めることができる。

例えば、長さ３・８ｆｆ、軸上の屈折率１・５９２、屈
折率分布定数０．３２７の集束形ロッドレンズを使用し
、光ファイバ入射端面の光ファイバ軸に垂直な面に対す
る斜め角を８°とし、光ファイバのコアの屈折率を１・
４６２とすると、式（６）よｒ）ｒ１７＝１３２μｍと
なり、光ファイバの斜め入射端面の長軸方向に、レンズ
軸より約１３２μｍ離れた位置に、半導体レーザからの
出射光の光軸を入射させるとよいことがわかる。

第２図に、式（７）へｒｌ　　の値を代入した時のｔ及
びＳの関係を示すが、これより、最適なｒｌ　　を得る
ためには、例えば、気密封止用Ｃａｐの窓材の傾きを３
００とした場合窓材の厚さを０・６８朋とすればよい。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、光ファイバ入
射端面を斜めにすることにより生ずる光ファイバの開口
角の非対称性による結合効率の悪化を防止することが可
能であり、半導体レーザへの反射戻り光を極力抑え、且
つ、結合効率の良好な半導体レーザと光ファイバとの結
合が実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の半導体レーザ装置に基づき構成した一
実施例を示す要部概略図、第２図は本発明の半導体レー
ザ装置に基づき求めたｒｌとＳとの関係を示すグラフ、
第３図は従来の半導体レーザと光ファイバとの結合方法
を示す要部概略図であるＯ １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・結合用レ
ンズ、３・・・・・・元ファイバ、４・・・・・・元フ
ァイバのコア、５・・・・・・元ファイバの入射面、６
・・・・・・光ファイバ入射光の光軸、了・・・・・・
光ファイバ内入射光の光軸、８・・・・・・気密封止用
（ａｐの窓材。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 −５（ｄｅｇ　）　−一◆ 第３図 ｔＱ＞ 多（合剤しシズ （ｂ） 光ファイバの入射面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザからの出射光の光軸と光ファイバの軸とを
   ほぼ同一軸上に配置し、前記半導体レーザと光ファイバ
   との間に結合用レンズを配置した前記半導体レーザと光
   ファイバとの結合に際し、前記光ファイバの入射端面を
   前記光ファイバの軸に対して斜めとし、且つ、前記半導
   体レーザからの出射光の光軸方向が前記光ファイバ内に
   おいて前記光ファイバの軸方向と一致するように、前記
   半導体レーザの気密封止用キャップの窓材の厚さに対応
   して、前記気密封止用キャップの窓材を、前記半導体レ
   ーザからの出射光の光軸と垂直な面に対して斜めとした
   ことを特徴とする半導体レーザ装置。