JPH0743567A - 光ファイバ結合光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は半導体レーザから出射した光をレン
ズを介して光ファイバに入射することで光信号の伝送を
行う光ファイバ結合光学系に関するものであり、その目
的とするところは、半導体レーザから出射した光を環境
温度の変化にかかわらず常に一定に光ファイバに入射さ
せることが可能な光ファイバ結合光学系を提供すること
にある。 【構成】 半導体レーザ保持具７に取り付けられレーザ
チップ１５を台座１４中央に位置付けさせた半導体レー
ザ１と、レンズ保持具９に実装されたレンズ３と、光フ
ァイバ保持具１０に保持された光ファイバ４とをレンズ
３の光軸上に設置した光ファイバ結合光学系において、
半導体レーザ保持具７の中央に突起２１を設け、突起２
１の先端に台座１４の底面中央を接合させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザから出射
した光をレンズを介して光ファイバに入射することで光
信号の伝送を行う光ファイバ結合光学系に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図６は一般に知られている光ファイバ結
合光学系を示す断面図である。半導体レーザ１から出射
した光２は、レンズ３を介して光ファイバ４の光入射側
端面上に結像される。この時、光ファイバ入射光５を効
率良く光ファイバ４に入射させるためには、結像スポッ
ト６の大きさと光ファイバ４中の光が伝搬する領域１３
（以下、コアという）の大きさとをできるだけ合致させ
ることが必要である。そのために、レンズ３は半導体レ
ーザ１の発光部を光ファイバ４のコア径に適した大きさ
に拡大するために、発光部とコア径の大きさから決まる
所定の倍率を有するレンズ、あるいはレンズ組を使用す
る。

【０００３】しかしながら、半導体レーザ１に６７０(n
m)付近の赤色光域の波長をもつレーザを使い、光ファイ
バ４に単一モードファイバを用いて光を伝送させること
を考えた場合、光ファイバ４のコア１３の大きさ及び結
像スポット６の大きさが共に４(μm)程度になるため、
半導体レーザ１の発光部の１(μm)程度の位置ずれ、も
しくは光ファイバ４の２〜３(μm)程度の位置ずれが、
光ファイバ４への光入射効率を著しく劣化させる。その
ため、光ファイバ結合光学系の組立時には、レーザ光
源、レンズ及び光ファイバの精密な位置合わせが必要
で、かつ温度上昇などの外部環境の変化に対してもこれ
らの位置精度を保たなくてはならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来使われて
いる光ファイバ結合光学系では、半導体レーザ１の取付
は、図７に示すように半導体レーザ保持具７に半導体レ
ーザ１が圧入されているものや、図８に示すようにネジ
１１により半導体レーザ保持具７に半導体レーザ１をネ
ジ止めしているものが多い。このため、せっかく初期状
態で精密に位置合わせされたものでも、環境温度変化に
伴い半導体レーザ１の台座１４の熱膨張による変形が、
結像スポットと光ファイバの位置ずれをひきおこし、光
入射効率を劣化させる原因となっていた。

【０００５】従って、本発明の目的は、半導体レーザか
ら出射した光を環境温度の変化にかかわらず常に一定に
光ファイバに入射させることが可能な光ファイバ結合光
学系を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体レー
ザ保持具に取り付けられレーザ発光部を台座中央に位置
付けさせた半導体レーザと、レンズ保持具に実装された
レンズと、光ファイバ保持具に保持された光ファイバと
を前記レンズの光軸上に設置した光ファイバ結合光学系
において、前記半導体レーザ保持具の中央に突起を設
け、前記突起の先端に前記台座の底面中央を接合させる
ことにより達成される。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、半導体レーザ保持具の中央
に設けた突起の先端に半導体レーザの台座の底面中央を
接合することにより、環境温度の変化に伴い台座の熱膨
張による変形が生じても、レーザ発光部がずれることは
なく初期状態で設定した位置精度を保つことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明となる光ファイバ結合光学系の一実
施例を示す分解斜視図である。図において８は固定台を
示し、固定台８にはレンズを実装したレンズ保持具９が
装着されるとともに、固体台８の一端側には半導体レー
ザ１を備えた半導体レーザ保持具７が設けられ、固定台
８の他端側には光ファイバ４を保持した光ファイバ保持
具１０が設けられており、半導体レーザ１及び光ファイ
バ４がレンズの光軸上に位置するように構成されてい
る。半導体レーザ１から出射した光は、レンズを介して
光ファイバ４の光入射側端面上に結像させる。レンズの
倍率は、できるだけ多くの光を光ファイバ４のコア１３
に入射させるために、半導体レーザ１の発光部とコア１
３の径の大きさから決めた所定の倍率としている。

【０００９】図２は半導体レーザ１を示す詳細図であ
る。発光部のレーザチップ１５がヒートシンク１６上に
取付けられており、さらにヒートシンク１６が円形の台
座１４の上に接合されている。ヒートシンク１６はキャ
ップ１８により覆われており、キャップ１８のレーザ発
光面にはカバーガラス１７が設けられている。１９はホ
トダイオード、２０は半導体レーザ１の脚を示してい
る。レーザチップ１５はちょうど台座１４の中心に位置
する構造になっている。一般的にヒートシンク１６の部
材には銅が、台座１４の部材には銅や鉄が使われる。こ
こで、台座１４に使われる部材の線膨張係数をα、台座
１４の直径ｄとすると、環境温度にΔＴの温度変化が生
じた場合、台座１４は直径方向にαｄΔＴだけ熱膨張を
おこす。例えば、線膨張係数をα＝１２×１０~⁶(鉄の
場合)、台座１４の直径をｄ＝９(mm)、環境温度変化を
ΔＴ＝５０(℃)とすると、αｄΔＴ＝０.００５４(m
m)、即ち、台座１４の直径が５.４(μm)だけ大きくなる
ことになる。このため、半導体レーザ１を半導体レーザ
保持具７に圧入もしくはネジ止めによって取り付ける方
法では、保持具の材質を熱膨張の小さいものにしたとし
ても台座の熱膨張により台座１４の内部に応力が生じ、
半導体レーザ１の発光部であるレーザチップ１５は位置
ずれをおこすことになる。

【００１０】本発明の実施例では、半導体レーザ１を取
り付ける半導体レーザ保持具７を図３に示すような中央
部に突起２１を設けた形状とし、突起２１の先端に半導
体レーザ１の台座１４の底面中央部を接合させる。図４
は本発明の半導体レーザ保持具７に半導体レーザ１を取
り付けた状態の図を示している。図５は半導体レーザ１
の台座１４の底面図である。１２は台座１４と半導体レ
ーザ保持具７との接合領域を示している。このような構
成によれば、半導体レーザ保持具７と台座１４が接して
いる箇所が突起２１の先端の領域１２のみになるため、
環境温度変化により台座１４が直径方向に熱膨張をおこ
したとしても半導体レーザ１の発光部に位置ずれは生じ
ない。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、半導体レーザを保持す
る半導体レーザ保持具の中央に突起を設け、突起の先端
に半導体レーザの台座の底面中央を接合させたので、台
座の熱膨張による半導体レーザ発光部の位置ずれを抑え
ることができ、温度変化に対して安定した入射効率を有
する光ファイバ結合光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明となる光ファイバ結合光学系の一実施
例を示す分解斜視図である。

【図２】 半導体レーザを示す詳細図である。

【図３】 本発明となる光ファイバ結合光学系の半導体
レーザ保持具を示す詳細図である。

【図４】 半導体レーザを半導体レーザ保持具に保持し
た状態を示す図である。

【図５】 半導体レーザの台座底面図である。

【図６】 一般的な光ファイバ結合光学系を示す断面図
である。

【図７】 従来技術における半導体レーザ保持方法を示
す図である。

【図８】 従来技術における半導体レーザ保持方法を示
す図である。

【符号の説明】

１は半導体レーザ、２はレーザ出射光、３はレンズ、４
は光ファイバ、５は光ファイバ入射光、６は結像スポッ
ト、７は半導体レーザ保持具、８は固定台、９はレンズ
保持具、１０は光ファイバ保持具、１２は接合領域、１
３はコア、１４は台座、１５はレーザチップ、１６はヒ
ートシンク、２１は突起である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体レーザ保持具に取り付けられレー
   ザ発光部を台座中央に位置付けさせた半導体レーザと、
   レンズ保持具に実装されたレンズと、光ファイバ保持具
   に保持された光ファイバとを前記レンズの光軸上に設置
   した光ファイバ結合光学系において、 前記半導体レーザ保持具の中央に突起を設け、前記突起
   の先端に前記台座の底面中央を接合させることを特徴と
   する光ファイバ結合光学系。