JPWO2019160066A1 - 半導体レーザモジュール - Google Patents
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Abstract
パッケージの長手方向の小型化を図ることができる半導体レーザモジュールを提供する。半導体レーザモジュール１は、パッケージ２内の一端側に向けてレーザ光を出射する半導体レーザ素子５と、半導体レーザ素子５がレーザ光を出射する出射方向と逆方向のパッケージ２内の他端側にレーザ光が入射する入射端が設けられた光ファイバ１１と、レーザ光を半導体レーザ素子５が出射する出射方向と逆方向のパッケージ２の一端側に向けて折り曲げて光ファイバ１１の入射端へ出射する折り返し部と、を備える。
Description
本発明は、半導体レーザモジュールに関する。
一般的に、半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子等の複数の光学部品がパッケージ内に収容された構成を有することが知られている（例えば特許文献１参照）。
ところで、半導体レーザモジュールでは、光学部品の数が増加するにしたがって、パッケージが長手方向において大型化する一方、パッケージサイズを小さくするという相反する要求があり問題点となっている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、パッケージにおける長手方向の小型化を図ることができる半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る半導体レーザモジュールは、パッケージ内に複数の光学部品が収容された半導体レーザモジュールであって、前記パッケージ内の一端側に向けてレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子が前記レーザ光を出射する出射方向と逆方向の前記パッケージ内における他端側に前記レーザ光が入射する入射端が設けられた光ファイバと、前記レーザ光を前記半導体レーザ素子が出射する出射方向と逆方向の前記パッケージの前記他端側に向けて折り返して前記光ファイバの前記入射端へ出力する折り返し部と、を備えることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記折り返し部は、１つ以上の反射部材を有することを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記折り返し部は、前記半導体レーザ素子が出射する前記レーザ光をコリメートして前記反射部材へ出射するコリメートレンズと、前記反射部材が反射した前記レーザ光を集光して前記光ファイバの前記入射端へ集光する集光レンズと、をさらに有することを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記折り返し部は、前記反射部材と前記集光レンズとの間に配置された光アイソレータをさらに有することを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記光アイソレータによる前記レーザ光の光軸シフト方向と前記集光レンズによる前記レーザ光の屈折方向とが互いに逆であることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記半導体レーザ素子が前記レーザ光を出射する出射端と逆方向の他端側に設けられ、前記レーザ光の波長を検出するための波長検出用素子をさらに備えることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記光ファイバは、前記パッケージ内に挿入されて設けられていることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光のパワーを検出するパワーモニタをさらに備え、前記折り返し部は、前記レーザ光の一部を透過するとともに、残りの前記レーザ光を反射する反射部材を有し、前記パワーモニタは、前記反射部材を透過した前記レーザ光が通過する位置に受光面を向けて配置されることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光のパワーを検出するパワーモニタをさらに備え、前記折り返し部は、前記レーザ光を反射する第１の反射部材と、前記第１の反射部材が反射した前記レーザ光を前記光ファイバの前記入射端へ反射する第２の反射部材と、前記第２の反射部材が反射した前記レーザ光の一部を透過するとともに、残りの前記レーザ光を反射する光分岐部と、を有し、前記パワーモニタは、前記光分岐部が反射した前記レーザ光が通過する位置に受光面を向けて配置されることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記折り返し部は、前記半導体レーザ素子が出射する前記レーザ光をコリメートして前記反射部材へ出射するコリメートレンズと、前記反射部材と前記コリメートレンズとの間に配置された光アイソレータと、をさらに有することを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記折り返し部は、前記レーザ光を反射する第１の反射部材と、前記第１の反射部材が反射した前記レーザ光を前記光ファイバの前記入射端へ反射する第２の反射部材と、前記第１の反射部材と前記第２の反射部材との間に配置された光アイソレータと、をさらに有することを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記折り返し部は、前記半導体レーザ素子が出射する前記レーザ光をコリメートして前記反射部材へ出射するコリメートレンズと、前記反射部材が反射した前記レーザ光を集光して前記光ファイバの前記入射端へ集光する集光レンズと、前記集光レンズと前記光ファイバの前記入射端との間に配置された光アイソレータと、をさらに有することを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において前記パッケージに対して装着される蓋部をさらに備え、前記蓋部は、前記パッケージの側壁における上端部に接触する本体部と、前記本体部の下面に設けられ、前記パッケージに対する当該蓋部の位置を決定する肉厚部と、を有し、前記肉厚部は、当該蓋部が前記パッケージに装着された際に、前記パッケージ内に収容された前記光アイソレータの直上における前記本体部の下面領域以外に設けられていることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記肉厚部は、前記パッケージの側壁のうち２箇所以上の内側と接触するように形成されることを特徴とする。
また、本開示に係る半導体レーザモジュールは、上記開示において、前記光ファイバは、前記パッケージの短手方向の中心から、前記パッケージの短手方向の一方の側壁側にシフトして配置されていることを特徴とする。
本開示によれば、パッケージの長手方向における小型化を図ることができるという効果を奏する。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には、適宜同一の符号を付し、重複説明を適宜省略する。また、図面は、模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（実施形態１）
〔半導体レーザモジュール〕
図１は、実施形態１に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
〔半導体レーザモジュール〕
図１は、実施形態１に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
図１および図２に示す半導体レーザモジュール１は、パッケージ２と、温度調節器３と、サブマウントとも呼ばれるレーザ支持部材４と、半導体レーザ素子５と、コリメートレンズ６と、ビームスプリッタ７と、ミラー８と、光アイソレータ９と、集光レンズ１０と、光ファイバ１１と、ファイバ保持部１２と、フォトダイオード１３（以下、単に「ＰＤ１３」という）と、結合レンズ１４と、波長検出用素子１５と、フォトダイオード１６（以下、単に「ＰＤ１６」という）と、フォトダイオード１７（以下、単に「ＰＤ１７」という）と、ベースと呼ばれる支持部材１８と、蓋部１９と、を備える。なお、図１および図２では、半導体レーザモジュール１の内部構造の説明のため、パッケージ２から蓋部１９を取り外した状態でパッケージ２と蓋部１９とを並列させて図示されている。また、温度調節器３と支持部材１８の上から見たときのサイズがほぼ一致しているので、図１においては、温度調節器３は見えない。
パッケージ２は、平面視および側面視で矩形状をなす。パッケージ２は、温度調節器３と、レーザ支持部材４と、半導体レーザ素子５と、コリメートレンズ６と、ビームスプリッタ７と、ミラー８と、光アイソレータ９と、集光レンズ１０と、光ファイバ１１と、ファイバ保持部１２と、ＰＤ１３と、結合レンズ１４と、波長検出用素子１５と、ＰＤ１６、ＰＤ１７と、を内部に収容する。
温度調節器３は、不図示の制御器から不図示の電極を介して供給される駆動電流に応じて、レーザ支持部材４に載置された半導体レーザ素子５および波長検出用素子１５の各々の温度を調節する。温度調節器３は、基板間に２次元的に配列された複数の柱状の半導体素子（Ｎ型およびＰ型）が立設した構造を有する。また、温度調節器３は、Ｎ型の半導体素子およびＰ型の半導体素子の各々の上端および下端が金属電極によって下基板と上基板とに接続され、かつ、Ｎ型の半導体素子およびＰ型の半導体素子が交互に直列に接続されている。この半導体素子は、例えばＢｉＴｅを用いて形成される。
レーザ支持部材４は、支持部材１８の上面に設けられる。レーザ支持部材４は、半導体レーザ素子５を上面に載置している。レーザ支持部材４は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、銅タングステン、炭化ケイ素、シリコン、銅およびダイヤモンド等の材料を用いて形成される。なお、レーザ支持部材４は、熱伝導率の高い材料を用いて形成することがより好ましい。
半導体レーザ素子５は、パッケージ２内の一端側に向けてレーザ光Ｌ１を出射する。また、半導体レーザ素子５は、不図示の制御器から供給される駆動電流に応じて、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ２とを出射する。なお、実施形態１では、パッケージ２において半導体レーザ素子５がレーザ光Ｌ１を出射する側を後方側、レーザ光Ｌ２を出射する側を前方側として説明する。
コリメートレンズ６は、半導体レーザ素子５から出射されたレーザ光Ｌ１をコリメートしてビームスプリッタ７へ出力する。
ビームスプリッタ７は、コリメートレンズ６によってコリメートされたレーザ光Ｌ１の一部をＰＤ１３に透過する一方、レーザ光Ｌ１をミラー８へ反射する。
ミラー８は、ビームスプリッタ７から反射されたレーザ光Ｌ１を光アイソレータ９へ反射する。
光アイソレータ９は、支持部材１８の上面に接着材（図示せず）や樹脂等によって接着される。光アイソレータ９は、永久磁石を備えており、ミラー８から反射されたレーザ光Ｌ１を集光レンズ１０側に透過させる一方、集光レンズ１０側から入射された光を遮断する。また、光アイソレータ９は、光アイソレータ９によるレーザ光Ｌ１の光軸シフトと集光レンズ１０によるレーザ光Ｌ１の屈折方向とが互いに逆となるよう形成される。具体的には、光アイソレータ９は、レーザ光Ｌ１が入力する入射端面がレーザ光Ｌ１に対して傾斜して形成される。なお、光アイソレータ９の永久磁石の材料は、例えばサマリウムコバルト、ネオジウム、フェライト等が用いられる。
集光レンズ１０は、光アイソレータ９を透過したレーザ光Ｌ１を集光して光ファイバ１１に結合させる。なお、実施形態１では、コリメートレンズ６、ビームスプリッタ７、ミラー８、光アイソレータ９および集光レンズ１０を含む構成がレーザ光Ｌ１を半導体レーザ素子５が出射する出射方向と逆方向のパッケージ２の他端側に向けて折り返して光ファイバ１１の入射端へ出射する折り返し部として機能する。
光ファイバ１１は、半導体レーザ素子５がレーザ光Ｌ１を出射する出射方向と逆方向のパッケージ２内における他端側にレーザ光Ｌ１が入射する入射端を向けてパッケージ２内に設けられる。光ファイバ１１は、パッケージ２内に挿入されて設けられる。また、光ファイバ１１は、集光レンズ１０によって結合されたレーザ光Ｌ１を伝搬する。ファイバ保持部１２は、光ファイバ１１を保持する。
ＰＤ１３は、ビームスプリッタ７を透過したレーザ光Ｌ１を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を不図示の制御器へ出力する。不図示の制御器は、ＰＤ１３から受信した電流信号に基づいて、半導体レーザ素子５へ供給する駆動電流を制御する。例えば、不図示の制御器は、ＰＤ１３から受信した電流信号が一定値となるように半導体レーザ素子５へ供給する駆動電流を制御する。これにより、不図示の制御器は、半導体レーザ素子５の光出力を一定に制御することができる。
結合レンズ１４は、半導体レーザ素子５がレーザ光Ｌ１を出射する出射側と逆方向のパッケージ２の前方側の温度調節器３の上面に載置される。結合レンズ１４は、半導体レーザ素子５から出力されたレーザ光Ｌ２を波長検出用素子１５へ結合させる。
波長検出用素子１５は、少なくとも光分岐部（図示せず）と、フィルタ部（図示せず）と、を備える。光分岐部は、レーザ光Ｌ２分岐し、１つのレーザ光をＰＤ１６へ入力させる。また、フィルタ部は、光の周波数的に周期的な透過特性を有しており、光分岐部によって分岐された残りのレーザ光を透過させた後にＰＤ１７へ入力させる。
ＰＤ１６およびＰＤ１７の各々は、レーザ光を受光し、その受光パワーに応じた電流信号を不図示の制御器へ出力する。不図示の制御器は、ＰＤ１６およびＰＤ１７の各々から受信した電流信号に基づいて、温度調節器３へ供給する駆動電流を制御することによって半導体レーザ素子５の温度を調節し、半導体レーザ素子５が出力するレーザ光Ｌ１の波長を制御する。このような制御は、波長ロックと呼ばれる公知の技術である。波長検出用素子１５は、ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）等の光導波路素子や、空間結合系によって実現できる。フィルタ部は、たとえリングフィルタやエタロンフィルタによって実現できる。波長検出用素子１５が例えば空間結合系によって実現する場合は、結合レンズ１４をコリメートレンズに置き換えればよい。
支持部材１８は、温度調節器３の上面に設けられる。支持部材１８は、レーザ支持部材４、コリメートレンズ６、ビームスプリッタ７、ミラー８、光アイソレータ９、集光レンズ１０、ファイバ保持部１２、ＰＤ１３、結合レンズ１４、波長検出用素子１５、ＰＤ１６およびＰＤ１７を上面に載置している。支持部材１８は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、銅タングステン、炭化ケイ素、シリコン、銅およびダイヤモンド等の材料を用いて形成される。なお、支持部材１８は、熱伝導率の高い材料を用いて形成することがより好ましい。
蓋部１９は、矩形状をなし、パッケージ２に対して装着され、気密封止される。蓋部１９は、蓋部１９がパッケージ２に装着された際にパッケージ２の側壁２１の上端部に接触する本体部１９１と、本体部１９１の下面側に設けられる肉厚部１９２を有する。肉厚部は、蓋部１９の強度を増したり、パッケージ２に対する蓋部１９の位置を決定する位置決め部として用いることができる。本体部１９１および肉厚部１９２は、一体的に形成される。さらに、本体部１９１および肉厚部１９２は、例えばコバールを用いて一体的に形成される。
肉厚部１９２は、短手方向および長手方向の各々の長さが本体部１９１の短手方向および長手方向の各々より短く形成される。さらに、肉厚部１９２は、短手方向および長手方向の各々の長さがパッケージ２の側壁２１内側の短手方向および長手方向の各々と略同じに形成される。また、肉厚部１９２は、図１および図２に示すように、パッケージ２に収容された光アイソレータ９の直上における本体部１９１の下面領域Ｒ１以外に設けられる。具体的には、肉厚部１９２は、蓋部１９がパッケージ２に装着された際に、光アイソレータ９の上面から肉厚部１９２の下面までの最短距離Ｄ１が０．８ｍｍ以上である。さらに、肉厚部１９２は、厚さをＴ１ｍｍとし、蓋部１９の下面から光アイソレータ９の上面までの法線距離をＸ１ｍｍとした場合に、法線距離Ｘ１が０．８ｍｍ≦Ｘ１ｍｍ≦Ｔ１ｍｍ＋０．８ｍｍとなるように形成される。肉厚部１９２は、蓋部１９がパッケージ２に装着された際にパッケージ２における側壁２１の内面側に接触することによって蓋部１９の位置を決定する。これにより、光アイソレータ９は、接着材の接着強度より磁力の強度を小さくすることができるので、蓋部１９にくっつくことを防止することができる。この結果、光アイソレータ９が支持部材１８から外れてしまうことを確実に防止することができる。
以上説明した実施形態１によれば、パッケージ２における長手方向の小型化を図ることができる。
また、実施形態１によれば、レーザ光Ｌ１に対する光軸シフトが集光レンズ１０の角度曲げ方向と逆方向になるよう光アイソレータ９を形成したので、パッケージ２が長手方向において大型化することを防止することができる。
また、実施形態１によれば、半導体レーザ素子５がレーザ光Ｌ１を出射する出射端と逆方向の他端側に波長検出用素子１５を配置し、かつ、半導体レーザ素子５の後端面が前端面よりもパッケージ２内側となるように半導体レーザ素子５を配置することによって光ファイバ１１挿入方法に平行な方向および垂直な方向の両方に対して、発熱源である半導体レーザ素子５をパッケージ２内の中央に配置できるので、発熱源がパッケージ２の端にある場合と比して効率よく温度調節器３で熱を引くことができ、消費電力を抑えることができる。
また、実施形態１によれば、肉厚部１９２を光アイソレータ９の直上における本体部１９１の下面領域Ｒ１以外に設けることによって、光アイソレータ９が支持部材１８から離れることを防止することができる。
（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。上述した実施形態１では、略Ｕ字状にレーザ光を折り返して半導体レーザ素子５から光ファイバ１１の入射端まで導光していたが、実施形態２では、略Ｖ字状にレーザ光を導光する。以下においては、上述した実施形態１と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
次に、実施形態２について説明する。上述した実施形態１では、略Ｕ字状にレーザ光を折り返して半導体レーザ素子５から光ファイバ１１の入射端まで導光していたが、実施形態２では、略Ｖ字状にレーザ光を導光する。以下においては、上述した実施形態１と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
〔半導体レーザモジュール〕
図３は、実施形態２に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図３に示す半導体レーザモジュール１Ａは、上述した実施形態１からビームスプリッタ７を省略し、かつ、ミラー８をビームスプリッタ８Ａに変更した。具体的には、半導体レーザモジュール１Ａは、パッケージ２と、温度調節器３と、レーザ支持部材４と、半導体レーザ素子５Ａと、コリメートレンズ６Ａと、ビームスプリッタ８Ａと、光アイソレータ９と、集光レンズ１０と、光ファイバ１１と、ファイバ保持部１２と、ＰＤ１３と、結合レンズ１４と、波長検出用素子１５と、ＰＤ１６と、ＰＤ１７と、支持部材１８と、を備える。なお、パッケージ２は、上述した実施形態１の蓋部１９（図示せず）を備えているが、半導体レーザモジュール１Ａの内部構造の説明のため、蓋部１９を取り外した状態で図示されている。
図３は、実施形態２に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図３に示す半導体レーザモジュール１Ａは、上述した実施形態１からビームスプリッタ７を省略し、かつ、ミラー８をビームスプリッタ８Ａに変更した。具体的には、半導体レーザモジュール１Ａは、パッケージ２と、温度調節器３と、レーザ支持部材４と、半導体レーザ素子５Ａと、コリメートレンズ６Ａと、ビームスプリッタ８Ａと、光アイソレータ９と、集光レンズ１０と、光ファイバ１１と、ファイバ保持部１２と、ＰＤ１３と、結合レンズ１４と、波長検出用素子１５と、ＰＤ１６と、ＰＤ１７と、支持部材１８と、を備える。なお、パッケージ２は、上述した実施形態１の蓋部１９（図示せず）を備えているが、半導体レーザモジュール１Ａの内部構造の説明のため、蓋部１９を取り外した状態で図示されている。
半導体レーザ素子５Ａは、パッケージ２内の一端側であって、コリメートレンズ６Ａに向けてレーザ光Ｌ１を出射する。また、半導体レーザ素子５Ａは、不図示の制御器から供給される駆動電流に応じて、レーザ光Ｌ１とレーザＬ２とを出力する。
コリメートレンズ６Ａは、半導体レーザ素子５Ａとビームスプリッタ８Ａとのレーザ光Ｌ１の光路上に配置される。コリメートレンズ６Ａは、半導体レーザ素子５Ａから出力されたレーザ光Ｌ１をコリメートしてビームスプリッタ８Ａへ出力する。
ビームスプリッタ８Ａは、コリメートレンズ６Ａによってコリメートされたレーザ光Ｌ１の一部をＰＤ１３に透過する一方、レーザ光Ｌ１を光アイソレータ９へ反射する。
以上説明した実施形態２によれば、上述した実施形態１と同様の効果を有するとともに、上述した実施形態１と比してミラー８を省略することができるので、上述した実施形態１と比して低コスト化を図ることができる。
（実施形態１，２の変形例１）
次に、実施形態１，２の変形例１について説明する。実施形態１，２の変形例１は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例１に係る蓋部についてのみ説明する。
次に、実施形態１，２の変形例１について説明する。実施形態１，２の変形例１は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例１に係る蓋部についてのみ説明する。
図４は、実施形態１，２の変形例１に係る蓋部の平面図であり、裏面側から見た平面図である。図４に示す蓋部１９Ｂは、上述した実施形態１に係る肉厚部１９２に換えて、肉厚部１９２Ｂを有する。肉厚部１９２Ｂは、パッケージ２に収容された光アイソレータ９の直上における本体部１９１の下面領域Ｒ１以外に設けられる。さらに、肉厚部１９２Ｂは、少なくともパッケージ２の側壁２１の四隅の内側と接触するように形成される。
以上説明した実施形態１，２の変形例１によれば、光アイソレータ９が支持部材１８から離れることを防止することができる。
（実施形態１，２の変形例２）
次に、実施形態１，２の変形例２について説明する。実施形態１，２の変形例２は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例２に係る蓋部についてのみ説明する。
次に、実施形態１，２の変形例２について説明する。実施形態１，２の変形例２は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例２に係る蓋部についてのみ説明する。
図５は、実施形態１，２の変形例２に係る蓋部の平面図であり、裏面側から見た平面図である。図５に示す蓋部１９Ｃは、上述した実施形態１に係る肉厚部１９２に換えて、肉厚部１９２Ｃを有する。肉厚部１９２Ｃは、パッケージ２に収容された光アイソレータ９の直上における本体部１９１の下面領域Ｒ１以外に設けられる。さらに、肉厚部１９２Ｃは、少なくともパッケージ２の側壁２１の四隅のうち３箇所以上の内側と接触するように形成される。
以上説明した実施形態１，２の変形例２によれば、光アイソレータ９が支持部材１８から離れることを防止することができる。
（実施形態１，２の変形例３）
次に、実施形態１，２の変形例３について説明する。実施形態１，２の変形例３は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例３に係る蓋部についてのみ説明する。
次に、実施形態１，２の変形例３について説明する。実施形態１，２の変形例３は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例３に係る蓋部についてのみ説明する。
図６は、実施形態１，２の変形例３に係る蓋部の平面図であり、裏面側から見た平面図である。図６に示す蓋部１９Ｄは、上述した実施形態１に係る肉厚部１９２に換えて、肉厚部１９２Ｄを有する。肉厚部１９２Ｄは、パッケージ２に収容された光アイソレータ９の直上における本体部１９１の下面領域Ｒ１以外に設けられる。さらに、肉厚部１９２Ｄは、少なくともパッケージ２の側壁２１の四隅の内側と接触する複数の突起部１９３が本体部１９１に形成される。さらに、突起部１９３は、互いに離間して本体部１９１に形成されている。
以上説明した実施形態１，２の変形例３によれば、光アイソレータ９が支持部材１８から離れることを防止することができる。
（実施形態１，２の変形例４）
次に、実施形態１，２の変形例４について説明する。実施形態１，２の変形例４は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例４に係る蓋部についてのみ説明する。
次に、実施形態１，２の変形例４について説明する。実施形態１，２の変形例４は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例４に係る蓋部についてのみ説明する。
図７は、実施形態１，２の変形例４に係る蓋部の平面図であり、裏面側から見た平面図である。図７に示す蓋部１９Ｅは、上述した実施形態１に係る肉厚部１９２に換えて、肉厚部１９２Ｅを有する。肉厚部１９２Ｅは、パッケージ２に収容された光アイソレータ９の直上における本体部１９１の下面領域Ｒ１以外に設けられる。さらに、肉厚部１９２Ｅは、少なくともパッケージ２の側壁２１の四隅の内側と接触するように円環状に形成される。
以上説明した実施形態１，２の変形例４によれば、光アイソレータ９が支持部材１８から離れることを防止することができる。
（実施形態１，２の変形例５）
次に、実施形態１，２の変形例５について説明する。図８は、実施形態１，２の変形例５に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図８に示す半導体レーザモジュール１Ｆは、上述した実施形態１のビームスプリッタ７およびミラー８に変えて、ビームスプリッタ８Ｆとミラー７Ｆと、を備える。さらに、半導体レーザモジュール１Ｆは、ＰＤ１３の位置が異なる。具体的には、ミラー７Ｆは、コリメートレンズ６によってコリメートされたレーザ光Ｌ１をビームスプリッタ８Ｆへ反射する。ビームスプリッタ８Ｆは、ミラー７Ｆが反射したレーザ光Ｌ１の一部をＰＤ１３に透過し、残りのレーザ光Ｌ１を光アイソレータ９へ反射する。
次に、実施形態１，２の変形例５について説明する。図８は、実施形態１，２の変形例５に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図８に示す半導体レーザモジュール１Ｆは、上述した実施形態１のビームスプリッタ７およびミラー８に変えて、ビームスプリッタ８Ｆとミラー７Ｆと、を備える。さらに、半導体レーザモジュール１Ｆは、ＰＤ１３の位置が異なる。具体的には、ミラー７Ｆは、コリメートレンズ６によってコリメートされたレーザ光Ｌ１をビームスプリッタ８Ｆへ反射する。ビームスプリッタ８Ｆは、ミラー７Ｆが反射したレーザ光Ｌ１の一部をＰＤ１３に透過し、残りのレーザ光Ｌ１を光アイソレータ９へ反射する。
以上説明した実施形態１，２の変形例５によれば、パッケージ２における長手方向の小型化を図ることができる。
（実施形態１，２の変形例６）
次に、実施形態１，２の変形例６について説明する。図９は、実施形態１，２の変形例６に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図９に示す半導体レーザモジュール１Ｇは、上述した実施形態１，２の変形例５の構成からビームスプリッタ８Ｆに変えて、ミラー８を備える。さらに、半導体レーザモジュール１Ｇは、光アイソレータ９と、集光レンズ１０との光路上に配置されたビームスプリッタ２０をさらに備える。さらに、半導体レーザモジュール１Ｇは、結合レンズ１４、波長検出用素子１５、ＰＤ１６およびＰＤ１７の位置が異なる。具体的には、ビームスプリッタ２０は、光アイソレータ９を透過したレーザ光Ｌ１の一部を結合レンズ１４へ反射し、残りのレーザ光Ｌ１を集光レンズ１０へ透過する。
次に、実施形態１，２の変形例６について説明する。図９は、実施形態１，２の変形例６に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図９に示す半導体レーザモジュール１Ｇは、上述した実施形態１，２の変形例５の構成からビームスプリッタ８Ｆに変えて、ミラー８を備える。さらに、半導体レーザモジュール１Ｇは、光アイソレータ９と、集光レンズ１０との光路上に配置されたビームスプリッタ２０をさらに備える。さらに、半導体レーザモジュール１Ｇは、結合レンズ１４、波長検出用素子１５、ＰＤ１６およびＰＤ１７の位置が異なる。具体的には、ビームスプリッタ２０は、光アイソレータ９を透過したレーザ光Ｌ１の一部を結合レンズ１４へ反射し、残りのレーザ光Ｌ１を集光レンズ１０へ透過する。
以上説明した実施形態１，２の変形例６によれば、パッケージ２における長手方向の小型化を図ることができる。
（実施形態１，２の変形例７）
次に、実施形態１，２の変形例７について説明する。図１０は、実施形態１，２の変形例７に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図１０に示す半導体レーザモジュール１Ｈは、光アイソレータ９の位置が異なる。具体的には、図１０に示すように、光アイソレータ９は、コリメートレンズ６とビームスプリッタ７との光路上に配置される。
次に、実施形態１，２の変形例７について説明する。図１０は、実施形態１，２の変形例７に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図１０に示す半導体レーザモジュール１Ｈは、光アイソレータ９の位置が異なる。具体的には、図１０に示すように、光アイソレータ９は、コリメートレンズ６とビームスプリッタ７との光路上に配置される。
以上説明した実施形態１，２の変形例７によれば、パッケージ２における長手方向の小型化を図ることができる。
（実施形態１，２の変形例８）
次に、実施形態１，２の変形例８について説明する。図１１は、実施形態１，２の変形例８に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図１１に示す半導体レーザモジュール１Ｉは、光アイソレータ９の位置が異なる。具体的には、図１１に示すように、光アイソレータ９は、ビームスプリッタ７とミラー８との光路上に配置される。
次に、実施形態１，２の変形例８について説明する。図１１は、実施形態１，２の変形例８に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図１１に示す半導体レーザモジュール１Ｉは、光アイソレータ９の位置が異なる。具体的には、図１１に示すように、光アイソレータ９は、ビームスプリッタ７とミラー８との光路上に配置される。
以上説明した実施形態１，２の変形例８によれば、パッケージ２における長手方向の小型化を図ることができる。
（実施形態１，２の変形例９）
次に、実施形態１，２の変形例９について説明する。図１２は、実施形態１，２の変形例１０に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図１２に示す半導体レーザモジュール１Ｊは、光アイソレータ９の位置が異なる。具体的には、図１２に示すように、光アイソレータ９は、集光レンズ１０と光ファイバ１１との光路上に配置される。
次に、実施形態１，２の変形例９について説明する。図１２は、実施形態１，２の変形例１０に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図である。図１２に示す半導体レーザモジュール１Ｊは、光アイソレータ９の位置が異なる。具体的には、図１２に示すように、光アイソレータ９は、集光レンズ１０と光ファイバ１１との光路上に配置される。
以上説明した実施形態１，２の変形例９によれば、パッケージ２における長手方向の小型化を図ることができる。
（実施形態１，２の変形例１０）
次に、実施形態１，２の変形例１０について説明する。実施形態１，２の変形例１０は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例１０に係る蓋部についてのみ説明する。
次に、実施形態１，２の変形例１０について説明する。実施形態１，２の変形例１０は、上述した実施形態１，２に係る蓋部１９と構成が異なる。以下においては、実施形態１，２の変形例１０に係る蓋部についてのみ説明する。
図１３は、実施形態１，２の変形例１０に係る半導体レーザモジュールの構成を模式的に示す平面図であり、蓋部を裏面側から見た平面図である。図１４は、実施形態１，２の変形例１０に係る半導体レーザモジュールの要部を模式的に示す断面図である。図１３および図１４に示す半導体レーザモジュール１Ｋは、上述した実施の形態１に係る半導体レーザモジュール１の蓋部１９に変えて、蓋部１９Ｋを備える。
図１３および図１４に示す蓋部１９Ｋは、本体部１９１と、肉厚部１９２Ｋと、本体部１９１に形成された領域部１９４と、を有する。領域部１９４は、パッケージ２に収容された光アイソレータ９の直上における本体部１９１の下面領域Ｒ１に相当する領域であって、少なくとも肉厚部１９２Ｋが無い部分の一部である領域に形成される。領域部１９４は、磁石に付かない材料で形成される。具体的には、領域部１９４は、材料がガラス又はセラミックス等を用いて本体部１９１と一体的に形成される。また、領域部１９４は、材料がアルミニウム、銅、マンガン、オーステナイト系ステンレス(SUS304等)、真鍮等の磁石に付かない金属等を用いて形成してもよい。
肉厚部１９２Ｋは、蓋部１９Ｋがパッケージ２に装着された際に、光アイソレータ９から肉厚部１９２Ｋまでの最短距離Ｄ２が０．８ｍｍ以上であり、かつ、肉厚部１９２Ｋの厚さをＴ２ｍｍとし、蓋部１９Ｋの下面から光アイソレータ９の上面までの法線距離をＸ２ｍｍとした場合に、法線距離Ｘ２が０ｍｍ≦Ｘ２ｍｍ≦Ｔ２ｍｍ＋０．８ｍｍとなるように形成される。肉厚部１９２Ｋが前述のように形成されていれば、領域部１９４の外側の蓋部１９Ｋとアイソレータの最短距離Ｄ３が０．８ｍｍ以上とすれば、光アイソレータ９が接着材の接着強度より磁力の強度を小さくすることができるので、光アイソレータ９が蓋部１９Ｋにくっつくことを防止することができる。この結果、光アイソレータ９が支持部材１８から外れてしまうことを確実に防止することができる。
以上説明した実施形態１，２の変形例１０によれば、光アイソレータ９が支持部材１８から離れることを防止することができる。
なお、上述した実施形態１，２の変形例１０では、肉厚部１９２Ｋを、上述した実施の形態１，２の変形例１〜４の肉厚部１９２Ｂ，１９２Ｃ，１９２Ｄ，１９２Ｅの形状であっても適用することができる。
（その他の実施形態）
上述した各実施形態において、光ファイバは１１、パッケージ２の短手方向の中心から、パッケージ２の短手方向の一方の側壁側にシフトして配置されている。こうすることで、モジュールの短手方向においてもサイズを増大することなしに、長手方向のサイズを小さくすることが可能である。
上述した各実施形態において、光ファイバは１１、パッケージ２の短手方向の中心から、パッケージ２の短手方向の一方の側壁側にシフトして配置されている。こうすることで、モジュールの短手方向においてもサイズを増大することなしに、長手方向のサイズを小さくすることが可能である。
なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
以上、本願の実施形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
１，１Ａ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ 半導体レーザモジュール
２ パッケージ
３ 温度調節器
４ レーザ支持部材
５，５Ａ 半導体レーザ素子
６，６Ａ コリメートレンズ
７，８Ａ，８Ｆ，２０ ビームスプリッタ
７Ｆ，８ ミラー
９ 光アイソレータ
１０ 集光レンズ
１１ 光ファイバ
１２ ファイバ保持部
１３，１６，１７ フォトダイオード
１４ 結合レンズ
１５ 波長検出用素子
１８ 支持部材
１９，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｅ，１９Ｋ 蓋部
２１ 側壁
１９１ 本体部
１９２，１９２Ｂ，１９２Ｃ，１９２Ｄ，１９２Ｅ，１９２Ｆ，１９２Ｋ 肉厚部
１９３ 突起部
１９４ 領域部
２ パッケージ
３ 温度調節器
４ レーザ支持部材
５，５Ａ 半導体レーザ素子
６，６Ａ コリメートレンズ
７，８Ａ，８Ｆ，２０ ビームスプリッタ
７Ｆ，８ ミラー
９ 光アイソレータ
１０ 集光レンズ
１１ 光ファイバ
１２ ファイバ保持部
１３，１６，１７ フォトダイオード
１４ 結合レンズ
１５ 波長検出用素子
１８ 支持部材
１９，１９Ｂ，１９Ｃ，１９Ｄ，１９Ｅ，１９Ｅ，１９Ｋ 蓋部
２１ 側壁
１９１ 本体部
１９２，１９２Ｂ，１９２Ｃ，１９２Ｄ，１９２Ｅ，１９２Ｆ，１９２Ｋ 肉厚部
１９３ 突起部
１９４ 領域部
Claims (15)
- パッケージ内に複数の光学部品が収容された半導体レーザモジュールであって、
前記パッケージ内の一端側に向けてレーザ光を出射する半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子が前記レーザ光を出射する出射方向と逆方向の前記パッケージ内における他端側に前記レーザ光が入射する入射端が設けられた光ファイバと、
前記レーザ光を前記半導体レーザ素子が出射する出射方向と逆方向の前記パッケージの前記他端側に向けて折り返して前記光ファイバの前記入射端へ出力する折り返し部と、
を備えることを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 前記折り返し部は、１つ以上の反射部材を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記折り返し部は、
前記半導体レーザ素子が出射する前記レーザ光をコリメートして前記反射部材へ出射するコリメートレンズと、
前記反射部材が反射した前記レーザ光を集光して前記光ファイバの前記入射端へ集光する集光レンズと、
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記折り返し部は、前記反射部材と前記集光レンズとの間に配置された光アイソレータをさらに有することを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光アイソレータによる前記レーザ光の光軸シフト方向と前記集光レンズによる前記レーザ光の屈折方向とが互いに逆であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記半導体レーザ素子が前記レーザ光を出射する出射端と逆方向の他端側に設けられ、前記レーザ光の波長を検出するための波長検出用素子をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光ファイバは、前記パッケージ内に挿入されて設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光のパワーを検出するパワーモニタをさらに備え、
前記折り返し部は、前記レーザ光の一部を透過するとともに、残りの前記レーザ光を反射する反射部材を有し、
前記パワーモニタは、前記反射部材を透過した前記レーザ光が通過する位置に受光面を向けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記レーザ光を受光し、該受光した前記レーザ光のパワーを検出するパワーモニタをさらに備え、
前記折り返し部は、
前記レーザ光を反射する第１の反射部材と、
前記第１の反射部材が反射した前記レーザ光を前記光ファイバの前記入射端へ反射する第２の反射部材と、
前記第２の反射部材が反射した前記レーザ光の一部を透過するとともに、残りの前記レーザ光を反射する光分岐部と、
を有し、
前記パワーモニタは、前記光分岐部が反射した前記レーザ光が通過する位置に受光面を向けて配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記折り返し部は、
前記半導体レーザ素子が出射する前記レーザ光をコリメートして前記反射部材へ出射するコリメートレンズと、
前記反射部材と前記コリメートレンズとの間に配置された光アイソレータと、
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記折り返し部は、
前記レーザ光を反射する第１の反射部材と、
前記第１の反射部材が反射した前記レーザ光を前記光ファイバの前記入射端へ反射する第２の反射部材と、
前記第１の反射部材と前記第２の反射部材との間に配置された光アイソレータと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記折り返し部は、
前記半導体レーザ素子が出射する前記レーザ光をコリメートして前記反射部材へ出射するコリメートレンズと、
前記反射部材が反射した前記レーザ光を集光して前記光ファイバの前記入射端へ集光する集光レンズと、
前記集光レンズと前記光ファイバの前記入射端との間に配置された光アイソレータと、
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記パッケージに対して装着される蓋部をさらに備え、
前記蓋部は、
前記パッケージの側壁における上端部に接触する本体部と、
前記本体部の下面に設けられ、前記パッケージに対する当該蓋部の位置を決定する肉厚部と、
を有し、
前記肉厚部は、当該蓋部が前記パッケージに装着された際に、前記パッケージ内に収容された前記光アイソレータの直上における前記本体部の下面領域以外に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。 - 前記肉厚部は、前記パッケージの側壁のうち２箇所以上の内側と接触するように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光ファイバは、前記パッケージの短手方向の中心から、前記パッケージの短手方向の一方の側壁側にシフトして配置されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
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