JPS62109385A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は半導体レーザ装置に関し、特に光通信システム
の光源にイ１用な電子冷Ｊｕｌ素子を内蔵した半導体レ
ーザ装置に関する。

従来技術 一般に、半導体レーザは閾値デバイスであるため、温度
上背にともなって光出力の低下や劣化が加速される。又
、周囲温度の変化は光通信システムにおいても有害な雑
音源の原因となり、例えばモードホッピングや中心波長
の温度シフト等があげられる。

このため、温度変化に影響されずに安定動作が可能な半
導体レーザ装置が要求されており、従来小形な温度調節
器を使用して半導体レーザ素子の温度を一定に保つ方法
が提案されている。

−例として、青木氏他の発表による「電子冷却素子内蔵
形単−モード光ファイバレーザダイオードモジュールの
信頼度試験」　（昭和５９年度電子通信学会、光・電波
部門全国大会Ｎｏ、３３３）があり、第４図にその基本
構造を示す。図に示す如く、半導体レーザ索子１と、レ
ーリ“出力モニタ素子２と、光ファイバ１０への第１の
光フアイバ結合レンズ８と、温度計測用サーミスタ３と
をブロック４に装着し、このブロック４を電子冷Ｌ１素
子５を介して気密パッケージ７の側板６に固着するよう
になっている。

又、光ファイバ１０を内包する端末部材１１と第２の光
フアイバ結合レンズ９とは気密パッケージ７内に気密に
固着されている。尚、図において１２はリード線、１３
〜１６は固着剤を夫々示している。

光ファイバ１０が単一モードファイバの場合、半導体レ
ーザ素子１と、第１の光フアイバ結合レンズ８と、第２
の光フアイバ結合レンズ９と、光ファイバ１０との組立
精度は各々数μｍオーダーが要求されるとともに、組立
機もその精度を維持しなければならない。

しかしながら、第４図に示した従来例の構造は上記要求
に対しては適切とはいえず、次の欠点を有している。第
１に、電子冷却素子５を介してブロック４を固定するこ
とから片端支持であり、大きな振動や衝撃に対して不安
定である。

第２に、電子冷却素子５としてベルチェ素子を使用して
いるが、ベルチェ素子からなる電子冷却素子５の耐熱温
度は高々１２０°Ｃ程度と低い。

即ち、これは使用する固着剤１３及び１６の固着温度を
１２０°Ｃ以下としなければならないことを意味してお
り、固着剤自身の耐熱温度によって半導体レーザ装置の
使用温度が制約されることになる。

第３に固着剤として、レンズに曇り等を与える有害なガ
スの発生を防止する必要性から、無機質なものが望まし
い。例えば、１２０°Ｃ以下の低融点ハンダが適してい
る。しかし、この場合でも可能な使用温度範囲を広くし
て安定に半導体レーザ装置を動作させるためには、融点
を１２０’Ｃに穫力近づけたハンダ材料とする必要があ
る。その一方で、溶融温度のコントロールが非常に困難
になるという問題があった。

発明の目的 本発明の目的は、機械的に安定しかつ組立ても容易な半
導体レーザｖ装置を提供することである。

本発明の他の目的は、電子冷却素子の耐熱温度に制限を
受けることなく高い融点の接着剤にて強固に固着可能な
半導体レーザ装置を提供することである。

発明の構成 本発明によれば、半導体レーザ素子と、この半導体レー
ザ素子を固着搭載した搭載用ブロックと、この搭載用ブ
ロックを気密パッケージ内に固定すべく前記ブロックの
１つの面と前記パッケージの１壁面との間に設けられた
電子冷却素子とを含む半導体レーザ装置であって、前記
ブロックの他の面と前記パッケージの弛壁面との間に熱
伝導率の低いブロック保持用部材を設け、このブロック
保持用部材により前記ブロックとパッケージ間を密着固
定してなることを特徴とする半導体レーザ装置が得られ
る。

実施例 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例の横断面図であり、第２図は
その部分斜視図であり、第４図と同舌部分は同一符号に
より示す。半導体レーザ素子１とレーザ光モニタ素子１
９と光ファイバ１０への光フアイバ結合レンズ８と温度
計測用サーミスタ３は、従来例同様ブロック４の所定の
位置に配置されて装着されている。ベルチェ素子からな
る電子冷却素子５はブロック４の側面部２０と気密パッ
ケージ７の壁面部２２との間に配置されお互いに密着固
定されている。又、ブロック４の底面部２１と気密パッ
ケージ７の底面部２３との間には、低熱伝導性で剛体か
らなるブロック保持用部材１７が配置され、両者間がこ
のブロック保持部材１７によってハンダ合金等により堅
牢に固着されている。

このブロック保持部材１７はブロック２４を保持すると
ともに、電子冷ｆｉｌ素子５の冷ＩＪ１効果を高める必
要性から熱伝導率が小さくかつパッケージとの接触面を
極力小さくしたものであり、本実施例では、例えば熱伝
導率５．５Ｗ−ｍ−１・Ｋ　−１のソーダガラス等の円
柱状部材の両端面に金属皮膜を蒸着したものを複数配置
し、ブロック４の底面部２１とパッケージ７の底面部３
０との各接合面に融点１２０’Ｃ以上のハンダ合金から
なる固着剤１８．２４で夫々固定しである。

リード１２は半導体レーザ素子１等から電極を取り出す
ためのものである。

このような構造とすることにより、−４０”０〜６５°
Ｃの温度範囲で光軸ずれはほとんど発生せず、通常の室
温状態の光出力を保証できることがわかった。使用した
半導体レーザ素子１は、発Ｓ波長１ｆｉ　１　、３　μ
ｍ、　Ｔｉ流流値値２０ｍＡ（ａｔ２５°Ｖ）であり、
光ファイバ１０は単一モードファイバを使用し、光フア
イバ結合レンズ８に集束性ロッドレンズを使用した。又
、電子冷却素子５の動作電圧は１．４Ｖ　（０，６Ａ／
６５°Ｃ）である。

尚、ブロック保持部材１７の材質にセラミック（熱伝導
率３０Ｗ−ｍ−１・Ｋ−１以下）を使用した場合も同等
の特性を得ることができる。

半導体レーザ素子１等を装着したブロック４の側面部２
２に電子冷却素子５を配置し、かつブロック４の底面部
２１にブロック保持部材１７を取付けて気密パッケージ
７に密着固定したことにより、ブロック４が気密パッケ
ージ７に対して入方向から保持され、撮動・衝撃に対し
安定した構造となる。

又、気密パッケージ７への取付けを電子冷却素子５とブ
ロック保持部材１７とで分離したことから、電子冷却素
子５を取付ける前にブロック４を気密パッケージ７に組
込むことができる。即ち、電子冷却素子５の耐熱温度に
制限を受けることなく、より高い融点のハンダ合金等を
使用でき、半導体レーザ装置としての使用温度を高める
ことができる。又、ハンダ合金の融着温度のコントロー
ル精度が緩和されることにもなる。

又、電子冷却素子５の高さ寸法により、結合レンズ８と
光ファイバ１０との焦点距離が定まり、ブロック保持部
材１７の高さ寸法により光軸と直交方向の位置決めを容
易にすることができることから、気密パッケージ７への
組込み作業性の向上が期待できる。

ブロック保持部材１７を熱伝導率の小さな材料とし、ブ
ロック４又は気密パッケージ７との接触面積を小さくし
ていることから、ブロック４と気密パッケージ７との直
接の熱伝導を小さくでき、従来例に比して冷却効果を損
うことはない。

又、本実施例に示すブロック保持部材１７を円柱状とし
たが、第３図に示す如くブロック保持部材２５の形状を
板状とした形状の変形も可能であり、またその材質をテ
フロンやポリマー等の高分子材料やセラミックやアモル
ファス（非結晶質）、更にはインバー等に置き換えるこ
とも可能である。

発明の効果 付ける様な構造としたので、機械的にも安定どなり、組
立て精度も向上するという効果がある。また、ブロック
の電子冷却素子を取付ける面とは異なる他の取付は面を
先にパッケージに取付は得るので、融点の高い接着剤を
用いることができ、半導体レーザとしての使用温度を高
めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の横断面図、第２図は第１図の
部分斜視図、第３図は本発明の変形例の１部の斜視図、
第４図は従来例の構造を示す横断面図である。 主要部分の符号の説明 １・・・・・・半導体レーザ素子 ４・・・・・・ブロック ５・・・・・・電子冷却素子 ７・・・・・・気密パッケージ １０・・・・・・光ファイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子を固着搭載
   した搭載用ブロックと、この搭載用ブロックを気密パッ
   ケージ内に固定すべく前記ブロックの１つの面と前記パ
   ッケージの１壁面との間に設けられた電子冷却素子とを
   含む半導体レーザ装置であって、前記ブロックの他の面
   と前記パッケージの他壁面との間に熱伝導率の低いブロ
   ック保持用部材を設け、このブロック保持用部材により
   前記ブロックとパッケージ間を密着固定してなることを
   特徴とする半導体レーザ装置。