JPH0585063U - 光半導体素子モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波長多重伝送系において、安価に伝送系が構
成できる光半導体素子、または、光半導体素子モジュー
ルを得ることを目的とする。 【構成】 波長の異なる２つの半導体レーザチップ１
ａ、１ｂを気密封止し、２つの半導体レーザチップ１
ａ、１ｂのレンズ１１側の端面を２０μｍ以下になるよ
うに揃え、２つの半導体レーザチップ１ａ、１ｂの発光
点９ａ、９ｂが２０μｍ以下になるようにハンダで固定
し、２つの半導体レーザチップ１ａ、１ｂからの出射光
がレンズ１１により光ファイバ端付近で４０μｍ以下の
間隔で集光するように、半導体レーザチップ１ａ、１ｂ
とレンズ１１の位置を調整し、２つの半導体レーザチッ
プ１ａ、１ｂの一方の電極を電気的に接続したものであ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、光ファイバを伝送路として用いる通信装置に使用される、半導体 レーザチップと光ファイバとをレンズを介して結合した光半導体素子モジュール に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図５は、例えば、伊藤良一・中村道治共著「半導体レーザ」（培風館）に示さ れた、従来の光半導体素子モジュールに組み込まれている光半導体素子を示す斜 視図であり、図において、１ａは半導体レーザチップ、２はモニタホトダイオー ドチップ、３はステム、４はキャップ、５は無反射コートガラス、６は無反射コ ートガラス５をキャップ４に固定するための無反射コートガラス固定低融点ガラ ス、７ｅ，７ｆ，７ｇ，７ｈは電極端子、８は電極端子７ｅ，７ｆ，７ｇをステ ム３に固定するための電極端子封止低融点ガラスである。なお、図において、キ ャップ４と無反射コートガラス５は一部を省略して示している。電極端子７ｈは ステム３に溶接により固定されている。半導体レーザチップ１ａとモニタホトダ イオードチップ２はステム３にハンダで固定されている。半導体レーザチップ１ ａの一方の電極とモニタホトダイオードチップ２の電極は各々電極端子７ｅ，７ ｆ，７ｇに金線で接続されており、半導体レーザチップ１ａの他方の電極はステ ムを介して電極端子７ｈに接続されている。キャップ４と無反射コートガラス５ は無反射コートガラス固定低融点ガラス６で、また、ステム３と電極端子７ｅ， ７ｆ，７ｇは電極端子封止低融点ガラス８で、各々固定されている。半導体レー ザチップ１ａとモニタホトダイオードチップ２はキャップ４と無反射コートガラ ス５と無反射コートガラス固定低融点ガラス６とステム３と電極端子７ｅ、７ｆ 、７ｇと電極端子封止低融点ガラス８とで気密封止されている。半導体レーザチ ップ１ａの一方の出力光はモニタホトダイオードチップ２に入射し、半導体レー ザチップ１ａの他方の出力光は無反射コートガラス５を通して光半導体素子外部 に出射する。

【０００３】 また、図６は従来の光半導体素子モジュールであり、１０はＬＤホルダ、１１ はレンズ、１２ａ、１２ｂはネジ、１３はレンズホルダ、１４は光ファイバ、１ ５はフェルール、１６はフェルールホルダである。キャップ４とＬＤホルダ１０ は接着剤で固定されている。レンズ１１はレンズホルダ１３にネジ１２ａで固定 されており、ネジ１２ａはレンズホルダ１３とゆるみ止めのために接着剤で固定 されている。光ファイバ１４はフェルール１５に接着剤で固定されている。フェ ルール１５はフェルールホルダ１６にネジ１２ｂで固定されており、ネジ１２ｂ はフェルールホルダ１６とゆるみ止めのために接着剤で固定されている。半導体 レーザチップ１ａの一方の出力光がレンズ１１で集光されて光ファイバ１４に入 射するように、レンズ１１、光ファイバ１４の位置は調整されている。ＬＤホル ダ１０とレンズホルダ１３、および、レンズホルダ１３とフェルールホルダ１６ とはレーザ溶接で固定されている。半導体レーザチップ１ａの他方の出力光はモ ニタホトダイオードチップ２に入射する。

【０００４】 光ファイバを用いた光通信の方式の１つとして、複数の波長の光信号を一本の 光ファイバで伝送する波長多重伝送方式がある。従来、波長多重伝送方式には、 上記の従来例に示した光半導体素子モジュールと光合分波器を使用していた。図 ７に、従来の波長多重伝送方式の構成例を示す。図において、１８ａ、１８ｂは 受光素子モジュール、１９は光分波器、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ ｆは光ファイバ、２１ａ、２１ｂは波長の異なる発光素子モジュール、２２は光 合波器である。発光素子モジュール２１ａ、２１ｂは上記の従来例に示した光半 導体素子モジュールと同等のものである。波長の異なる発光素子モジュール２１ ａ、２１ｂからの光信号は、光ファイバ２０ｄ、２０ｅを通り、光合波器２２に 入射する。光合波器２２により一本の光ファイバ２０ｆに集められた光信号は、 光分波器１９へ伝送され、光分波器１９により、出力光は各波長に分けられ、一 方の波長の光信号は受光素子モジュール１８ａへ、他方の波長の光信号は受光素 子モジュール１８ｂへ入射する。このように、従来の波長多重伝送方式では、複 数の発光素子モジュールと光合波器と光分波器と複数の受光素子モジュール等が 必要であり、各々を光ファイバで結線することが必要であった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

従来の光半導体モジュールは以上のように構成されているので、波長多重伝送 をする場合には、光半導体素子モジュールを複数使用しなければならず、伝送系 に光合波器を使用することが必要であり、また、これらを光ファイバで結線する ために、系の構成が複雑で高価になるなどの課題があった。

【０００６】 この考案は上記のような課題を解決するためになされたもので、光半導体素子 モジュール２台を１台にすることが可能で、光合波器を必要としない、安価に波 長多重伝送系が構成できることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る光半導体素子モジュールは、発光波長の異なる２つ半導体レー ザチップとレンズを備え、２つの半導体レーザチップのレンズ側の端面を２０μ ｍ以下になるように揃え、２つの半導体レーザチップの発光点が２０μｍ以下に なるようにハンダで固定し、２つの半導体レーザチップの各々一方の電極を電気 的に接続し、２つの半導体レーザチップからの出射光がレンズにより光ファイバ 端付近で４０μｍ以下の間隔で集光するように半導体レーザチップとレンズの位 置を調整したものである。

【０００８】

【作用】

この考案における光半導体素子モジュールは、波長の異なる２つの半導体レー ザチップのレンズ側の端面を２０μｍ以下になるように揃え、発光点が２０μｍ 以下になるようにハンダで固定し、２つの半導体レーザチップからの出射光がレ ンズにより光ファイバ端付近で４０μｍ以下の間隔で集光するように、半導体レ ーザチップとレンズの位置を調整したことにより、一般的に使われているＧ１５ ０／１２５マルチモード光ファイバに２つの異なる波長の光信号を結合させるこ とが可能である。このため、２つの光信号を１本の光ファイバで送信することが 可能である。

【０００９】

【実施例】

実施例１． 以下この考案の光半導体素子モジュールの一実施例を図について説明する。図 １はこの考案の光半導体素子モジュールに組み込まれる光半導体素子の斜視図で ある。図１において１ａは発光波長１３００ｎｍの半導体レーザチップ、１ｂは 発光波長１５５０ｎｍの半導体レーザチップ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄは電極端 子、８は電極端子７ａ、７ｂ、７ｃをステム３に固定するための電極端子封止低 融点ガラスである。なお、図においてキャップ４と無反射コートガラス５は一部 を省略して示している。電極端子７ｄはステム３に溶接により固定されている。 半導体レーザチップ１ｂは半導体レーザチップ１ａにハンダで互いのカソード電 極を電気的に接続するように、固定されている。半導体レーザチップ１ａとモニ タホトダイオード２はステム３に、それぞれハンダで固定されている。半導体レ ーザチップ１ａのアノード電極は電極端子７ｃに、半導体レーザチップ１ｂのア ノード電極は電極端子７ａに、半導体レーザチップ１ｂと半導体レーザチップ１ ａのカソード電極はステム３を介して電極端子７ｄに接続されている。モニタホ トダイオードチップ２の各々の一方の電極は電極端子７ｂに金線で接続されてお り、他方の電極はステム３を介して電極端子７ｄに接続されている。キャップ４ と無反射コートガラス５は無反射コートガラス固定低融点ガラス６で、また、ス テム３と電極端子７ａ，７ｂ，７ｃは電極端子封止低融点ガラス８で、各々キャ ップ４内の気密を保っている。半導体レーザチップ１ａ，１ｂの一方の出力光は モニタホトダイオードチップ２に入射し、半導体レーザチップ１ａ、１ｂの他方 の出力光は無反射コートガラス５を通して光半導体素子外部に出射する。

【００１０】 図２は、図１の半導体レーザチップ部を拡大した図である。図において、９ａ は半導体レーザチップ１ａの発光点、９ｂは半導体レーザチップ１ｂの発光点で ある。発光点と発光点は、２０μｍ以下になるように、半導体レーザチップ１ａ と半導体レーザチップ１ｂとはハンダで固定されている。また、半導体レーザチ ップ１ａの発光点９ａ側の電極と半導体レーザチップ１ｂの発光点９ｂ側の電極 とはハンダで接続されており、この２つの電極は金線で電極端子７ａに接続され ている。なお、半導体レーザチップ１ａと半導体レーザチップ１ｂの無反射コー トガラス５側の端面、すなわち、光半導体素子モジュールのレンズ側の端面は２ ０μｍ以下にそろえられている。

【００１１】 また、図３はこの考案の光半導体素子モジュールの一実施例である。図３にお いて１０はＬＤホルダ、１１はレンズ、１２ａ、１２ｂはネジ、１３はレンズホ ルダ、３０は光ファイバ、１５はフェルール、１６はフェルールホルダである。 キャップ４とＬＤホルダ１０は接着剤で固定されている。レンズ１１はレンズホ ルダ１３にネジ１２ａで固定されており、ネジ１２ａはレンズホルダ１３とゆる み止めのために接着剤で固定されている。光ファイバ３０はコア径５０μｍ、ク ラッド径１２５μｍのグレーデッドインデックス形のマルチモード光ファイバで あり、フェルール１５に接着剤で固定されている。フェルール１５はフェルール ホルダ１６にネジ１２ｂで固定されており、ネジ１２ｂはフェルールホルダ１６ とゆるみ止めのために接着剤で固定されている。半導体レーザチップ１ａ、１ｂ の一方の出力光がレンズ１１で集光されて光ファイバ３０に入射するように、レ ンズ１１、光ファイバ３０の位置は調整されている。ＬＤホルダ１０とレンズホ ルダ１３、および、レンズホルダ１３とフェルールホルダ１６とはレーザ溶接で 固定されている。半導体レーザチップ１ａ、１ｂの一方の出力光はモニタホトダ イオードチップ２に入射し、半導体レーザチップ１ａ、１ｂの他方の出力光はレ ンズ１１を介して光ファイバ１４に集光する。

【００１２】 ２つの発光点の間隔が２０μｍ以下と小さく、また、２つの半導体レーザチッ プのレンズ側の端面を２０μｍ以下になるように揃えているので、レンズによる 半導体レーザチップと光ファイバとの結合倍率を１．５から２倍とすると、２つ の半導体レーザチップからの出射光がレンズにより光ファイバ端付近で４０μｍ 以下の間隔で集光できる。このため、一般的に使われているＧ１５０／１２５マ ルチモード光ファイバに２つの異なる波長の光信号を結合させることが可能であ る。

【００１３】 また、２つの半導体レーザチップとモニタホトダイオードの各々一方の電極を ステムを介して電極端子７ｄに接続し、２つの半導体レーザチップとモニタホト ダイオードの各々他方の電極を７ｃ、７ａ、７ｃに各々接続しているので、２つ の半導体レーザチップを各々独立に駆動することができる。

【００１４】 図４はこの考案における光半導体素子モジュールを使用して波長多重伝送系を 構成した一例である。図において、１７は上記実施例に示した本考案の光半導体 素子モジュール、１８ａ、１８ｂは受光素子モジュール、１９は光分波器、２０ ａ、２０ｂ、２０ｃは光ファイバである。本考案の光半導体素子モジュール１７ からの２つの光信号は光ファイバ２０ａを通り、光分波器１９に伝送され、光分 波器１９により、光信号は各波長に分けられ、一方の波長の光信号は受光素子モ ジュール１８ａへ、他方の波長の光信号は受光素子モジュール１８ｂへ入射する 。このように、２つの光半導体素子モジュールを１つにでき、２つの異なる波長 の光信号を１本の光ファイバに結合させられるので、光合波器を使用しなくても 良い。

【００１５】

【考案の効果】

また、この考案の光半導体素子モジュールによれば、波長の異なる２つの半導 体レーザチップを気密封止し、２つの半導体レーザチップのキャップのレンズ側 の端面を２０μｍ以下になるように揃え、２つの半導体レーザチップの発光点が ２０μｍ以下になるようにハンダで固定し、２つの半導体レーザチップからの出 射光がレンズにより光ファイバ端付近で４０μｍ以下の間隔で集光したので、２ つの異なる波長の光を１本の光ファイバで伝送でき、波長多重伝送系が容易に、 かつ、安価に構成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例による光半導体素子モジュ
ールに組み込まれる光半導体素子を示す斜視図である。

【図２】図１の半導体レーザチップ部の拡大図である。

【図３】この考案の光半導体素子モジュールを示す断面
図である。

【図４】この考案の光半導体素子モジュールを使用した
波長多重伝送系の一構成例を示す図である。

【図５】従来の光半導体素子を示す斜視図である。

【図６】従来の光半導体素子モジュールを示す断面図で
ある。

【図７】従来の光半導体素子モジュールを使用した波長
多重伝送系の一構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ａ 半導体レーザチップ １ｂ 半導体レーザチップ ４ キャップ ９ａ 発光点 ９ｂ 発光点 １１ レンズ ３０ 光ファイバ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザチップと光ファイバとをレ
   ンズを介して光学的に結合、または、結合できるように
   した光半導体素子モジュールにおいて、発光波長の異な
   る２つ半導体レーザチップとレンズを備え、上記２つの
   半導体レーザチップのレンズ側の端面を２０μｍ以下に
   なるように揃え、上記２つの半導体レーザチップの発光
   点が２０μｍ以下になるようにハンダで固定し、上記２
   つの半導体レーザチップの各々一方の電極を電気的に接
   続し、２つの半導体レーザチップからの出射光がレンズ
   により光ファイバ端付近で４０μｍ以下の間隔で集光す
   るように半導体レーザチップとレンズの位置が調整され
   ていることを特徴とする光半導体素子モジュール。