JPH04273206A - Semiconductor laser array module - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザアレイモジ
ュールに関し、特に光周波数分割多重通信に使用して好
適な半導体レーザアレイモジュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser array module, and more particularly to a semiconductor laser array module suitable for use in optical frequency division multiplex communications.
【０００２】0002
【従来の技術】光周波数分割多重通信は将来の大容量光
通信方式として研究が進められているが、その送信装置
では各チャネル毎に波長の異なった複数の光源が必要と
なる。この場合、複数の半導体レーザを集積した半導体
レーザアレイを使用することは、送信装置の小型化、省
電力化に非常に重要である。また、光周波数多重通信で
は光源の波長安定性が非常に重要であるため、光アイソ
レータの使用が不可欠である。2. Description of the Related Art Optical frequency division multiplexing communication is being researched as a future large-capacity optical communication system, but its transmitter requires a plurality of light sources with different wavelengths for each channel. In this case, using a semiconductor laser array that integrates a plurality of semiconductor lasers is very important for downsizing and power saving of the transmitting device. Furthermore, since the wavelength stability of the light source is very important in optical frequency division multiplexing communications, the use of an optical isolator is essential.
【０００３】このような光アイソレータ付き半導体レー
ザアレイモジュールの報告としては、電子情報通信学会
ＯＣＳ８９−６７（関根、佐藤）がある。今、図２にこ
の半導体レーザアレイモジュールの構成を示す。この半
導体レーザアレイモジュールは、等間隔に配置された４
つの半導体レーザ（チャネル１Ａ〜１Ｄ）から成る半導
体レーザアレイ１と、アレイ状に並んだ４本の単一モー
ドファイバアレイ２と、前記半導体レーザアレイ１と単
一モードファイバアレイ２との間に配置されたコリメー
トレンズ３、光アイソレータ４、集光レンズ５とを備え
た構成となっている。A report on such a semiconductor laser array module with an optical isolator is the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers OCS89-67 (Sekine, Sato). Now, FIG. 2 shows the configuration of this semiconductor laser array module. This semiconductor laser array module consists of four
A semiconductor laser array 1 consisting of two semiconductor lasers (channels 1A to 1D), four single mode fiber arrays 2 arranged in an array, and arranged between the semiconductor laser array 1 and the single mode fiber array 2. The structure includes a collimating lens 3, an optical isolator 4, and a condensing lens 5.
【０００４】このような構成にあっては、半導体レーザ
アレイ１からの各チャネル１Ａ〜１Ｄの出射光を、１つ
のコリメートレンズ３で一括して平行ビームに変換した
後、光アイソレータ４に入射する。次に、この光アイソ
レータ４からの出射光を１つの集光レンズ５により単一
モードファイバアレイ２に各チャネル１Ａ〜１Ｄ毎に結
合している。In such a configuration, the light emitted from each channel 1A to 1D from the semiconductor laser array 1 is collectively converted into a parallel beam by one collimating lens 3, and then enters the optical isolator 4. . Next, the light emitted from this optical isolator 4 is coupled to the single mode fiber array 2 by one condenser lens 5 for each channel 1A to 1D.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザアレイモジュールにあっては、半導体レー
ザアレイ１の全てのチャネル１Ａ〜１Ｄからの出射光を
１つのコリメートレンズ３で一括して平行ビームに変換
しているため、図２に示すようにコリメートレンズ３の
中心部を通過せずに周辺部を通過するチャネルの光が存
在する。しかるに、コリメートレンズ３の周辺部を通過
するチャネルの光はレンズの収差の影響を受けるため、
中心部を通過するチャネルの光に比べて単一モードファ
イバアレイ２との結合効率は劣化する。However, in the conventional semiconductor laser array module, the emitted light from all the channels 1A to 1D of the semiconductor laser array 1 is collimated into a parallel beam by one collimating lens 3. Because of the conversion, there is a channel of light that does not pass through the center of the collimating lens 3 but passes through the periphery, as shown in FIG. However, since the channel light passing through the periphery of the collimating lens 3 is affected by the aberration of the lens,
The coupling efficiency with the single mode fiber array 2 is degraded compared to the light of the channel passing through the center.
【０００６】上述した報告では、半導体レーザの間隔が
１２５μｍの場合には、４個のアレイまでは結合効率の
ばらつきを０．５ ｄｂ以内にすることができるが、６
個のアレイになると、レンズ収差の影響でばらつきが２
ｄｂ程度になると述べられている。このように１つのコ
リメートレンズ３、集光レンズ５で半導体レーザアレイ
１の複数の半導体レーザと単一モードファイバアレイ２
の光学的結合を行おうとする場合には、レンズ収差の影
響によりチャネル１Ａ〜１Ｄ間の結合損失ばらつきが存
在するため、アレイ化できるチャネル数はかなり限定さ
れるという問題があった。[0006] According to the above report, when the spacing between semiconductor lasers is 125 μm, the variation in coupling efficiency can be kept within 0.5 db for up to 4 arrays;
When it comes to an array of
It is said that it will be about db. In this way, one collimating lens 3 and condensing lens 5 can connect multiple semiconductor lasers of the semiconductor laser array 1 and the single mode fiber array 2.
When trying to perform optical coupling, there is a problem that the number of channels that can be arrayed is quite limited because there is variation in coupling loss between channels 1A to 1D due to the influence of lens aberration.
【０００７】本発明の目的は上述した問題に鑑みなされ
たもので、レンズ収差の影響による特性ばらつきを抑制
することのできる半導体レーザアレイモジュールを提供
するにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention was made in view of the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser array module that can suppress variations in characteristics due to the influence of lens aberration.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ある規則的な間隔で配置された複数の半導体レーザと、
非球面上に作製されたレンズを前記間隔で複数個配置し
たレンズアレイと、前記間隔で配置された複数の光ファ
イバと、前記レンズアレイと光ファイバとの間に配置さ
れた光アイソレータを備えた構成としたものである。[Means for solving the problem] The invention according to claim 1 includes:
a plurality of semiconductor lasers arranged at regular intervals;
A lens array including a plurality of lenses fabricated on an aspherical surface arranged at the above intervals, a plurality of optical fibers arranged at the above intervals, and an optical isolator arranged between the lens array and the optical fibers. It is structured as follows.
【０００９】請求項２記載の発明は、レンズアレイのレ
ンズの曲面は、レンズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹ
、定数をＲ、Ｋ、Ａ〜Ｄとした場合、次の（１）式で与
えられる構成としたものである。According to the second aspect of the invention, the curved surface of the lens of the lens array has a distance from the lens center axis of X and a height of Y.
, where the constants are R, K, and A to D, the configuration is given by the following equation (1).
【数２】[Math 2]
【００１０】請求項３記載の発明は、光アイソレータと
光ファイバとの間に、レンズがある規則的な間隔で複数
配置された集光レンズアレイを設けた構成としたもので
ある。According to a third aspect of the invention, a condensing lens array having a plurality of lenses arranged at regular intervals is provided between an optical isolator and an optical fiber.
【００１１】[0011]
【作用】このように本発明によれば、半導体レーザアレ
イモジュールで使用するレンズとして、非球面状に作製
された複数のレンズから成るレンズアレイを使用したこ
とにより、レンズ収差による結合損失のばらつきを抑制
することが可能となり、これによってアレイ化できるチ
ャネル数を増加させることが可能となった。[Operation] According to the present invention, by using a lens array consisting of a plurality of aspherical lenses as lenses used in a semiconductor laser array module, variations in coupling loss due to lens aberration can be reduced. This makes it possible to increase the number of channels that can be arrayed.
【００１２】0012
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be explained with reference to the drawings.
【００１３】図１は本発明に係わる半導体レーザアレイ
モジュールの一実施例を示す概略構成図である。本半導
体レーザアレイモジュールは、等間隔に配置された複数
の半導体レーザ（チャネル１０Ａ〜１０Ｎ）より成る半
導体レーザアレイ１０と、この半導体レーザアレイ１０
と同じ間隔に並設された複数のレンズより成るレンズア
レイ１１と、光伝送方向には光を透過するが逆方向には
光を透過しないといういわゆる非相反する伝搬機能を有
する光アイソレータ１２と、レンズ間隔が半導体レーザ
アレイ１０のレーザ間隔と一致して成る集光レンズアレ
イ１３と、単一モードファイバ間隔が半導体レーザアレ
イ１０のレーザ間隔と一致して成る単一モードファイバ
アレイ１４とを備えた構成となっている。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a semiconductor laser array module according to the present invention. This semiconductor laser array module includes a semiconductor laser array 10 consisting of a plurality of semiconductor lasers (channels 10A to 10N) arranged at equal intervals, and
an optical isolator 12 having a so-called non-reciprocal propagation function of transmitting light in the light transmission direction but not transmitting light in the opposite direction; It includes a condensing lens array 13 whose lens spacing matches the laser spacing of the semiconductor laser array 10, and a single mode fiber array 14 whose single mode fiber spacing matches the laser spacing of the semiconductor laser array 10. The structure is as follows.
【００１４】レンズアレイ１１の各レンズは、高い結合
損失を実現するためにレンズ収差を極力低減できるよう
、レンズ表面が非球面状になっている。その曲面はレン
ズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹとした時に前記した
（１）式で与えられる。Each lens of the lens array 11 has an aspherical lens surface in order to reduce lens aberration as much as possible in order to achieve high coupling loss. The curved surface is given by equation (1) above, where X is the distance from the lens center axis and Y is the height.
【００１５】なお、定数Ｒ、Ｋ、Ａ〜Ｄは収差が小さく
なるよう決定されている。Note that the constants R, K, and A to D are determined so as to reduce aberrations.
【００１６】また、レンズアレイ１１のレンズの材料と
してはプラスチックやガラスが考えられるが、ここでは
ガラスを使用しており、等間隔に並んだ複数の非球面状
の凹部を有する金型を用いて成形される。一般に、非球
面レンズは成形技術で作製できるためアレイ化に適して
いる。Although plastic and glass are conceivable materials for the lenses of the lens array 11, glass is used here, and a mold having a plurality of aspherical concave portions arranged at equal intervals is used. molded. In general, aspheric lenses can be manufactured using molding techniques and are therefore suitable for array formation.
【００１７】一方、集光レンズアレイ１３としてはレン
ズアレイ１１と同じ非球面ガラスレンズを用いることも
可能であるが、本実施例では多成分ガラスに選択的にイ
オン交換することで形成したレンズアレイを用いた。On the other hand, as the condensing lens array 13, it is possible to use the same aspherical glass lens as the lens array 11, but in this embodiment, a lens array formed by selectively ion-exchanging multi-component glass is used. was used.
【００１８】今、以上のような構成において、半導体レ
ーザアレイ１０より出射された各チャネル１０Ａ〜１０
Ｎの光は、半導体レーザアレイ１０と同じ間隔に並ぶ複
数のレンズより成るレンズアレイ１１に入射する。この
ように、半導体レーザアレイ１０における半導体レーザ
間隔とレンズアレイ１１のレンズ間隔を一致させること
により、かくチャネル１０Ａ〜１０Ｎの光は対応する各
レンズの中心に入射することができるため、レンズ収差
による結合損失ばらつきは殆どない。Now, in the above configuration, each channel 10A to 10 emitted from the semiconductor laser array 10
The N light beams are incident on a lens array 11 made up of a plurality of lenses arranged at the same intervals as the semiconductor laser array 10. In this way, by matching the distance between the semiconductor lasers in the semiconductor laser array 10 and the distance between the lenses in the lens array 11, the light from the channels 10A to 10N can enter the center of each corresponding lens. There is almost no variation in coupling loss.
【００１９】次に、レンズアレイ１１により平行ビーム
となった各チャネル１０Ａ〜１０Ｎの光は、１つの光ア
イソレータ１２に入射する。この光アイソレータ１２か
らの反射戻り光が半導体レーザアレイ１０に再入射する
ことを防止するために、この光アイソレータ１２は光軸
に対し数度傾けて配置されている。そして、この光アイ
ソレータ１２を出射した光は集光レンズアレイ１３によ
り、単一モードファイバアレイ１４にチャネル毎に結合
する。Next, the light beams of each channel 10A to 10N, which are turned into parallel beams by the lens array 11, enter one optical isolator 12. In order to prevent the reflected return light from this optical isolator 12 from entering the semiconductor laser array 10 again, this optical isolator 12 is arranged at an angle of several degrees with respect to the optical axis. The light emitted from the optical isolator 12 is coupled to the single mode fiber array 14 channel by channel by the condenser lens array 13.
【００２０】また、単一モードファイバアレイ１４の単
一モードファイバ間隔と集光レンズアレイ１３のレンズ
間隔は、レンズアレイ１１と同様半導体レーザアレイ１
０でのレーザ間隔と一致しており、その結果結合損失ば
らつきは抑制されている。このように結合レンズとして
、半導体レーザの間隔と同じ間隔を有したレンズアレイ
１１、集光レンズアレイ１３を用いることにより、結合
損失ばらつきの少ないアレイモジュールを実現すること
ができる。Furthermore, the single mode fiber spacing of the single mode fiber array 14 and the lens spacing of the condensing lens array 13 are similar to the lens array 11 and the semiconductor laser array 1
This corresponds to the laser spacing at 0, and as a result, variations in coupling loss are suppressed. By using the lens array 11 and condensing lens array 13 having the same spacing as the spacing between the semiconductor lasers as coupling lenses in this way, it is possible to realize an array module with less variation in coupling loss.
【００２１】本実施例の場合にチャネル数を制限する要
因は光アイソレータ１２の大きさとなるが、現状（１０
ｍｍ×１０ｍｍ）程度の光アイソレータを実現すること
は可能なので、アレイの各素子の間隔を１２５μｍとす
れば、８０チャネル程度のアレイ化が可能となる。In the case of this embodiment, the factor that limits the number of channels is the size of the optical isolator 12.
It is possible to realize an optical isolator of approximately 80 channels (mm x 10 mm) by setting the interval between each element of the array to 125 μm.
【００２２】また、本実施例ではレンズアレイを２つ（
レンズアレイ１１、集光レンズアレイ１３）使用して平
行ビーム系を構成したが、別にレンズアレイは２つに限
定されるものではなく、また平行ビーム系を用いる必要
もない。素子間隔もここでは等間隔であったが、これに
限るものではない。さらに、半導体レーザアレイ１０と
して１つの基盤上に集積されたものを用いたが、これに
限るものでなく個別の半導体レーザを並べたものでもか
まわない。Furthermore, in this embodiment, there are two lens arrays (
Although the lens array 11 and the condensing lens array 13) are used to construct a parallel beam system, the number of lens arrays is not limited to two, and there is no need to use a parallel beam system. Although the element spacing was also equal here, it is not limited to this. Further, although the semiconductor laser array 10 is integrated on one substrate, the present invention is not limited to this, and an array of individual semiconductor lasers may be used.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる半導
体レーザアレイモジュールによれば、非球面状に作製さ
れたレンズをある規則的な間隔で複数個配置したレンズ
アレイを使用した構成としたことにより、レンズ収差に
よる結合損失のばらつきを抑制することが可能となり、
これによって従来に比べてアレイ化できるチャネル数を
大幅に増加させることができるという優れた効果を奏す
る。[Effects of the Invention] As explained above, the semiconductor laser array module according to the present invention uses a lens array in which a plurality of aspherical lenses are arranged at regular intervals. This makes it possible to suppress variations in coupling loss due to lens aberrations,
This provides an excellent effect in that the number of channels that can be arrayed can be greatly increased compared to the conventional method.
【図１】本発明に係わる半導体レーザアレイモジュール
の一実施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a semiconductor laser array module according to the present invention.
【図２】従来の半導体レーザアレイモジュールの一例を
示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional semiconductor laser array module.
１０ 半導体レーザアレイ １１ レンズアレイ １２ 光アイソレータ １３ 集光レンズアレイ １４ 単一モードファイバアレイ 10 Semiconductor laser array 11 Lens array 12 Optical isolator 13 Condensing lens array 14 Single mode fiber array
Claims (3)
半導体レーザと、非球面状に作製されたレンズを前記間
隔で複数個配置したレンズアレイと、前記間隔で配置さ
れた複数の光ファイバと、前記レンズアレイと光ファイ
バとの間に配置された光アイソレータを備えたことを特
徴とする半導体レーザアレイモジュール。1. A plurality of semiconductor lasers arranged at regular intervals, a lens array including a plurality of aspherical lenses arranged at the intervals, and a plurality of optical fibers arranged at the intervals. and an optical isolator disposed between the lens array and the optical fiber.
ズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹ、定数をＲ、Ｋ、
Ａ〜Ｄとした場合、 【数１】 の式で与えられて成ることを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザアレイモジュール。2. The curved surface of the lens of the lens array has a distance from the lens center axis of X, a height of Y, and constants of R, K,
2. The semiconductor laser array module according to claim 1, wherein A to D are given by the following equation.
、レンズがある規則的な間隔で複数配置された集光レン
ズアレイを設けたことを特徴とする請求項１記載の半導
体レーザアレイモジュール。3. The semiconductor laser array module according to claim 1, further comprising a condenser lens array in which a plurality of lenses are arranged at regular intervals between the optical isolator and the optical fiber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5547991A JPH04273206A (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Semiconductor laser array module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5547991A JPH04273206A (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Semiconductor laser array module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273206A true JPH04273206A (en) | 1992-09-29 |
Family
ID=12999753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5547991A Pending JPH04273206A (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Semiconductor laser array module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04273206A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07221408A (en) * | 1993-10-18 | 1995-08-18 | Hughes Aircraft Co | Microdevice structure |
| US6956992B2 (en) * | 2002-07-31 | 2005-10-18 | Agilent Technologies, Inc. | Optical fiber coupler having a relaxed alignment tolerance |
| CN103197383A (en) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 中国科学院半导体研究所 | Array directional optical coupling device |
| CN105470808A (en) * | 2016-01-11 | 2016-04-06 | 深圳新飞通光电子技术有限公司 | Tunable laser system with multi-optical-path output |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP5547991A patent/JPH04273206A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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