JPS60135913A - Laser module device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To reduce the quantity of reflected-back light from the incidence face of a lens and that of a fiber and to realize a high coupling efficiency by setting the pitch of the converging rod lens to a specific length or shorter. CONSTITUTION:If the pitch of a converging rod lens 8 attached to a semispherical lens 7 is set to <=0.22, magnifications of a coupling system are >=2 even when a length l1 between a semiconductor laser 6 and the lens 8 is set to >=0.8mm., and a length l2 between the exit face of the lens and the incidence face of a fiber 9 is >=4mm.. The quantity of reflected-back light from the incidence face of the lens is held down to <=-70dB because the length l1 is >=0.8mm.; and even if the angle of oblique polishing of the fiber 9 is set to a small value <=13 deg., the reflected-back light on the incidence face of the fiber is prevented from being incident to the lens 7 again because the length l2 is >=4mm.. Since magnifications of the coupling system are >=2 and the angle of oblique polishing of the fiber is <=13 deg., a high coupling efficiency is attained.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光通信の光源に使用するレーザモジ一−ル装
置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a laser module device used as a light source for optical communication.

従来例の構成とその問題点 第１図は従来のレーザモジュール装置を示している。以
下にこの従来例の構成について第１図とともに説明する
。第」図において、■は半導体レーーザであシ、この半
導体レーザＪから出た光は半球レンズ２と０．２５ピッ
チ集束性ロッドレンズ３を接着した合成レンズによって
集光される。集光点にはファイバ４の入射面を設置する
。ファイバ４の入射端面は、そこでの反射光が再び合成
レンズに入射して半導体レーザｊのレーザ活性層に戻る
ことを防ぐだめに斜めに研磨されている。５は半導体レ
ーザ１．レンズ２，３の中心軸、およびファイバの中心
軸が配置される光軸である。孔は半導体レーザ１と合成
レンズ２，３との間の距錐、石２は、レンズ出射面と光
線の集光点との距離である。Structure of a conventional example and its problems FIG. 1 shows a conventional laser module device. The configuration of this conventional example will be explained below with reference to FIG. 1. In Figure 1, ``■'' is a semiconductor laser, and the light emitted from this semiconductor laser J is focused by a composite lens consisting of a hemispherical lens 2 and a 0.25 pitch focusing rod lens 3 bonded together. The entrance surface of the fiber 4 is installed at the light condensing point. The input end face of the fiber 4 is obliquely polished to prevent the reflected light there from entering the combining lens again and returning to the laser active layer of the semiconductor laser j. 5 is a semiconductor laser 1. This is the optical axis along which the central axes of the lenses 2 and 3 and the central axis of the fiber are arranged. The hole is a pyramid between the semiconductor laser 1 and the composite lenses 2 and 3, and the stone 2 is the distance between the lens exit surface and the convergence point of the light beam.

次に、上記従来例における半導体レーザ１１合成レンズ
２，３．ファイバ４の設定条件を説明する。半導体レー
ザ１からファイバ４へ至る結合効率を高くとるためには
、結合系の倍率は２倍から７倍種度にする必要がある。Next, the semiconductor laser 11 composite lens 2, 3 . The setting conditions of the fiber 4 will be explained. In order to increase the coupling efficiency from the semiconductor laser 1 to the fiber 4, the magnification of the coupling system needs to be 2 to 7 times more specific.

例えば屈折率１５、直径２０朋の半球レンズ２と、中心
軸での屈折率が１．６、中心軸から外周に行くに従って
集束定数０、２９５　ｍｍ−１の２乗分布で屈折率が小
さくなる直径２０朋、ピッチ長０２５の集束性ロッドレ
ンズ３を接着した合成レンズで２倍以上の倍率を実現す
るためには、上記ｐ１は第４図の曲線４に示すように約
０．６　ｍｍ以下に設定しなければならない。また１１
を０．６　ｍｍに設定した場合にはｐ２は第３図の曲線
４に示すように約３　ｍｍとなる。For example, a hemispherical lens 2 with a refractive index of 15 and a diameter of 20 mm has a refractive index of 1.6 at the central axis, and as it goes from the central axis to the outer periphery, the refractive index decreases with a square distribution with a convergence constant of 0 and 295 mm-1. In order to achieve a magnification of 2 times or more with a composite lens in which a focusing rod lens 3 with a diameter of 20mm and a pitch length of 025 is glued, the above p1 must be approximately 0.6 mm or less, as shown in curve 4 in Fig. 4. Must be set to . Also 11
When is set to 0.6 mm, p2 becomes approximately 3 mm as shown by curve 4 in FIG.

しかしながら、ｐｌが０．６　ｍｍ以下であっては、第
５図の曲線に示すように半球レンズ曲面での反射光が半
導体レーザ′１に戻る場合は、−６４ｄ１３以」二と大
きく、また看２が３　ｍｍ程度の短さでは第６図に示す
ようにファイバ入射面から半導体レーザ１への反射戻り
光量をなくすためには約１６°の斜め研磨をしなくては
ならない。研磨角が大きくなるにつれて、結合系の結合
効率は低下するので、結局ｏ、２５ピッチの集束性ロッ
ドレンズ３と半球し／ズ２を接着した合成レンズでは、
（ａ）レンズ入射面からの反射戻り光量の低減、（ｂ）
ファイバ入射面からの反射戻り光量の低減、（Ｃ）高結
合効率の３者を同時に満たすことはできないという欠点
があっブζ。However, when pl is 0.6 mm or less, as shown in the curve in FIG. If the length of the fiber 2 is as short as 3 mm, as shown in FIG. 6, in order to eliminate the amount of reflected light returning from the fiber entrance surface to the semiconductor laser 1, it is necessary to perform oblique polishing at an angle of about 16°. As the polishing angle increases, the coupling efficiency of the coupling system decreases, so in the end, in a composite lens in which a focusing rod lens 3 with an o, 25 pitch and a hemispherical lens 2 are glued together,
(a) Reducing the amount of reflected light from the lens entrance surface, (b)
It has the disadvantage that it is not possible to simultaneously satisfy the three requirements of reducing the amount of light reflected back from the fiber entrance surface and (C) high coupling efficiency.

発明の目的 本発明は、上記従来例の欠点を除去するものであり、看
１を０．８　ｍｍ以上に設定しても倍率が２倍以上とな
り、かつ１２が４　ｍｍ以上になるような半球レンズ伺
集束性ロッドレンズ結合系を構成し、（ａ）レンズ入射
面からの反射戻り光量低減、（１））ファイバ端面から
の反射戻り光量低減、（Ｃ）高結合効率の３者を同時に
満足することを目的とするものである。OBJECT OF THE INVENTION The present invention eliminates the drawbacks of the conventional example described above, and provides a hemisphere in which the magnification is more than twice even when the diameter of the hemisphere is set to 0.8 mm or more, and the diameter of the hemisphere is 4 mm or more. Constructs a lens-to-focusing rod lens coupling system that simultaneously satisfies three factors: (a) reduction in the amount of reflected return light from the lens entrance surface, (1)) reduction in the amount of reflected return light from the fiber end face, and (C) high coupling efficiency. The purpose is to

発明の構成 本発明は、上記目的を達成するために、半球レンズを取
り付ける集束性ロッドレンズのピッチを０．２０以下と
し、半導体レーザとレンズ間の距離！、をＯ，８ｍｍ以
下にしても結合系の倍率が２倍以上となシ、丑だレンズ
出射面とファイバ入射面の距離沼２が４ｍｍ以上になる
という効果をイ！）るものである。看、が０．８　ｍｍ
以上となることでレンズ入射面からの反射戻り光量は一
７ＱｄＢ程度以下の値に抑えることができ、また１２が
４　ｍｍ以上となることでファイバの斜め研磨角度が小
さくてもファイバ入射面での反射戻シ光が再びレンズに
入射しないようにすることができる。そして、結合系の
倍率が２倍以上、ファイバの斜め研磨角度は小さいため
、高結合効率が得られる。このように、半球レンズを取
り付ける集束性ロッドレンズのピッチを０．２２以下に
することで、（ａ）レンズ入射面からの反射戻り光量低
減、（１〕）ファイバ入射面からの反射戻り光量の低減
、（Ｃ）高結合効率の３者を同時に満たす結合系を構成
することができるＯ 実施例の説明 以下に本発明の一実施例の構成について、図面とともに
説明する。Structure of the Invention In order to achieve the above object, the present invention makes the pitch of the focusing rod lens to which the hemispherical lens is attached less than 0.20, and the distance between the semiconductor laser and the lens is reduced to 0.20 or less. Even if , is set to 0,8 mm or less, the magnification of the coupling system is more than double, and the effect that the distance 2 between the lens exit surface and the fiber input surface becomes 4 mm or more is avoided! ). 0.8 mm
With the above, the amount of reflected light from the lens entrance surface can be suppressed to a value of about -7 QdB or less, and since 12 is 4 mm or more, even if the diagonal polishing angle of the fiber is small, the amount of light reflected back from the lens entrance surface can be suppressed to a value of about -7 QdB or less. It is possible to prevent the reflected and returned light from entering the lens again. Furthermore, since the magnification of the coupling system is 2 times or more and the oblique polishing angle of the fiber is small, high coupling efficiency can be obtained. In this way, by setting the pitch of the convergent rod lens to which the hemispherical lens is attached to 0.22 or less, (a) the amount of reflected return light from the lens entrance surface is reduced, and (1) the amount of reflected return light from the fiber entrance surface is reduced. It is possible to construct a coupling system that simultaneously satisfies the three requirements of reduction and (C) high coupling efficiency.Description of an Embodiment Below, the structure of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第２図において、６は半導体レーザ、７は屈折率１５、
直径２０闘の半球レンズ、８は中心屈折率１６、集束定
数０２９５龍−１、直径２４０朋、ピッチ０１５の集束
性ロッドレンズ、９は入射面が斜めに研磨されているフ
ァイバ、１０は結合系の光軸である。また、零〇けレー
ザと合成レンズ間の距離、１４の石、はレンズ出射面と
ファイバ入射面の距離を示している。In FIG. 2, 6 is a semiconductor laser, 7 is a refractive index of 15,
8 is a hemispherical lens with a diameter of 20mm, 8 is a focusing rod lens with a central refractive index of 16, a focusing constant of 0295 RY-1, a diameter of 240mm, and a pitch of 015, 9 is a fiber whose incident surface is polished obliquely, 10 is a coupling system is the optical axis of Further, the distance between the laser beam and the composite lens, number 14, indicates the distance between the lens output surface and the fiber input surface.

次に、上記実施例における半導体レーザ６、合成レンズ
７．８．ファイバ９の設定条件を説明する。半導体レー
ザ６からファイバ９へ至る結合効率を高くとるために、
結合系の倍率は２倍以」−にすることとすると、第４図
の曲線２」：すｅｌば１５龍以下に設定すればよいこと
になる。第５図より乃１が例えば１．、２　ｍｍあれば
レンズ入射面から半導体レーザ６への反射戻り光量は一
７５ｄＢと非常に小さくすることができる。まだ看、を
１．２ｍｍに設定した場合には、第３図の曲線２より１
２は４．５　ａｍとなる。β２が４５順あれば、ファイ
バ入射面の斜め研磨角は第６図より約１１°と比較的小
さな角度で、ファイバ入射面からの反射戻り光量をＯに
することができる。Next, the semiconductor laser 6 and the composite lens 7, 8, . The setting conditions of the fiber 9 will be explained. In order to increase the coupling efficiency from the semiconductor laser 6 to the fiber 9,
If the magnification of the combined system is set to 2 times or more, it is sufficient to set the curve 2 in FIG. 4 to 15 dragons or less. From FIG. 5, No. 1 is, for example, 1. , 2 mm, the amount of light reflected back from the lens entrance surface to the semiconductor laser 6 can be made very small to -75 dB. If the distance is set to 1.2 mm, 1 from curve 2 in Figure 3.
2 becomes 4.5 am. If β2 is in the order of 45, the oblique polishing angle of the fiber entrance surface is a relatively small angle of about 11 degrees as shown in FIG. 6, and the amount of light reflected and returned from the fiber entrance surface can be reduced to O.

このように本実施例のように半球レンズ７を取り付ける
集束性ロッドレンズ８のピッチを短くすることによって
、（ａ）レンズ入射面からレーザへの反射戻り光量の低
減、（＋））ファイバ入射面からレーザへの反射戻り光
量の低減、（Ｃ）高結合効率の３者を同時に実現するこ
とができる。By shortening the pitch of the focusing rod lens 8 to which the hemispherical lens 7 is attached as in this embodiment, (a) a reduction in the amount of reflected light returning from the lens entrance surface to the laser; (+)) a fiber entrance surface; It is possible to simultaneously achieve three things: (C) a reduction in the amount of light reflected back to the laser and (C) high coupling efficiency.

発明の効果 本発明は上記の」：うな構成であり、以下に示す効果が
得られるものである。Effects of the Invention The present invention has the above-mentioned configuration, and provides the following effects.

（ａ）　集束性ロッドレンズのピッチを短くすることで
レーザとレンズ入射面の距離Ｌ１を０．８　ｍｍ以上に
しても高倍率が得られるので、高結合効率とレンズ入射
面からの反射戻り光量の低減を同時に実現することがで
きる。(a) By shortening the pitch of the focusing rod lens, high magnification can be obtained even if the distance L1 between the laser and the lens entrance surface is 0.8 mm or more, resulting in high coupling efficiency and the amount of reflected light from the lens entrance surface. It is possible to simultaneously achieve a reduction in

（ｂ）　集束性ロッドレンズのピッチを短くすることで
、レンズ出射面とファイバ入射面の距離が長くなるので
、比較的小さなファイバ端面宗Ｉめ研戻り光量低減と高
結合効率を同時に実現することができる。(b) By shortening the pitch of the focusing rod lens, the distance between the lens exit surface and the fiber entrance surface becomes longer, so it is possible to reduce the amount of return light and achieve high coupling efficiency at the same time due to the relatively small fiber end surface. I can do it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来のレーザモジュール装置の構成図、第２図
は本発明の一実施例におけるレーザモジ−一ル装置の構
成図、第３図は半球レンズ（屈折率１５、直径２．０　
ｍｍ　）を取りイτ」ける集束性ロッドレンズ（中心屈
折率１．６、集束定数０．２９５　ｍｍ　’、直径２．
０　ｍｍ　）のピッチをパラメータにしたｅ３１対ｅ２
の特性図、第４図はβ１対Ｉ］］（倍率）の特性図、第
５図はｅ１対Ｃ（レンズ入射面からレージ′への反射戻
り光量）の特性図、第６図はｅ２対θ（ファイバ入射面
からレーザへの反射戻り光量をＯにするために必要なフ
ァイバ入射面の斜め研磨角度）の特性図である。 ６・半導体レーザ、７・−半球レンズ、８　集束性ロッ
ドレンズ、９．ファイバ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか】名第　
１　図 第　２　図 第　３　図 ２ 第　４　図Fig. 1 is a block diagram of a conventional laser module device, Fig. 2 is a block diagram of a laser module device according to an embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a hemispherical lens (refractive index 15, diameter 2.0
A focusing rod lens (center refractive index 1.6, focusing constant 0.295 mm', diameter 2.
e31 vs. e2 with a pitch of 0 mm) as a parameter
Figure 4 is a characteristic diagram of β1 vs. FIG. 2 is a characteristic diagram of θ (oblique polishing angle of the fiber entrance surface required to make the amount of light reflected and returned from the fiber entrance surface to the laser O). 6. Semiconductor laser, 7. - hemispherical lens, 8. Focusing rod lens, 9. fiber. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao, etc.] Name number
1 Figure 2 Figure 3 Figure 2 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 半導体レーザと、半球レンズと、この半球レンズの端面
に接着されたピンチ０．２２以下の集束性ロッドレンズ
と、入射面が斜めに研磨されたファイバとを同一軸上に
配置し、上記半導体レーザと上記半球レンズの頂点との
間の距離を０．８　ｍｍ以上とし、上記集束性ロッドレ
ンズの出射面と、上記ファイバの入射面との間の距離を
４−、０　ｍｍ以上とし、上記ファイバの斜め研磨角度
を１３°以下としたことを特徴とするレーザモジュール
装置。A semiconductor laser, a hemispherical lens, a focusing rod lens with a pinch of 0.22 or less bonded to the end face of the hemispherical lens, and a fiber whose incident surface is obliquely polished are arranged on the same axis, and the semiconductor laser and the apex of the hemispherical lens is 0.8 mm or more, the distance between the exit surface of the focusing rod lens and the entrance surface of the fiber is 4-0 mm or more, and the fiber A laser module device characterized in that the angle of oblique polishing is 13° or less.