JPS63241505A - 半導体レ−ザダイオ−ドパツケ−ジ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザ、レンズ、ファイバ、受光素子、
光導波路、光分岐素子を目的に応じて組み合わせて搭載
したパッケージに係り、特に光通信９画像伝送などに用
いる半導体レーザパッケージ、受光素子パッケージに関
する。

〔従来の技術〕

従来、光通信用半導体レーザパッケージあるいは受光素
子パッケージでは特開５９−１６６９０６号公報（第２
図）に記載のように半導体レーザ８、あるいは受光素子
を搭載したステム１１にキャップ１０をかぶせていた。

このキャップ付きステムはフェルールガイド１２に平ら
な面で接触させながら微動させてレンズ９を通過した収
束光の焦点位置にフェルール１３先端を合わせ、ステム
１１とフェルールガイド１２を溶接４合していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記半導体パッケージでは光軸合わせを次の方法で行う
、半導体レーザ８から射出され、レンズ９を通った光の
光軸はステム面に垂直となるようにキャップ１０の微動
位置合わせを行った後、キャップ１０をステム１１に接
合する。この接合には半１η材が用いられる。半田材の
他にはレーザ溶接で接合される。次にあらかじめ測定さ
れている光軸方向の焦点位置にファイバ１４を内蔵した
フェルール１３の先端が合わされる。この状態ではファ
イバ１４に光が取り込めないため、フェルールガイド１
２をステム１１に接触させながら光軸に垂直な２方向（
ステム平面内）に移動させてファイバ光出力の最大位置
を探す、光出力が最大のところでステムとフェルールガ
イドを接合する。

接合にはレーザ溶接が一般に用いられる０次いでフェル
ール１３を固定して完成する。このような方法では半導
体レーザとレンズの光軸を合わせて固定する、いわゆる
ステムとキャップの接合では。

接合時の熱変形、取付治具の取りはずしによって半導体
レーザとレンズの位置ずれが起る。また半導体レーザの
取付けばらつき、レンズの寸法、材質のばらつきにより
レンズ付きキャップを組みこむ構造では光軸が傾きやす
い、このため、図３に示すように光軸からずれた状態で
ファイバ１４に光を取り込むことになる。この傾き角度
θは６゜近くになる場合があり、ファイバに光を取り込
む、いわゆる光結合効率が著しく低下するという欠点が
ある。

（問題点を解決するための手段〕 従来の構造ではレンズ通過後の光の光軸はステム面に対
して垂直とならず傾斜している。この状態でステムとフ
ァイバガイドが接合されている限り光軸は傾斜したまま
であり、ファイバ先端面に傾斜して光が入る。即ち、フ
ァイバの光軸（ファイバ端面に垂直）と入射光の光軸が
一致していない、この光軸の不一致に対してはレンズを
付けたステムとガイドとの互いに向い合って接合される
面の片一方、又は両者を球面、あるいは曲面とすること
により微小回転させ、光軸修正を行って、ファイバの光
軸と入射光の光軸を一致させることができる。これによ
り光結合効率を最大にした半導体レーザパッケージを提
供することができる。

〔作用〕

半導体レーザは球レンズ付きのキャップ内に封止されて
いる。半導体レーザに通電し１発光させると球レンズを
通過したレーザ光は一点に集光する６フエルールを挿入
したフェルールガイドをステム面に押しつけ、はぼ焦点
の位置にフェルール端面を合わせる、次に半導体レーザ
が封止され。

キャップと一体となったステムを、ステムとフェルール
ガイドを接触させながら回転を与えてフェルール後方の
ファイバから取り出される光出力の大きなところを探す
１回転はいずれの方向にも回転できるので任意に回転さ
せて光出力の最大値の場所を探すことができる。次にフ
ェルールを軸方向に微動させ光出力がさらに上がる場所
を探索する。これらステムの回転と、フェルールの焦点
位置合わせを交互に１〜２回くり返しながらさらに光出
力が大きいところを探し最終的に光出力が最大となる場
所を決める。光出力最大のところはレンズを通過した光
の光軸とファイバの光軸が最もよく一致し、焦点位置に
ファイバ先端が合致した位置である。この位置でステム
とガイドを接合し、固定する６以上の方法によって光出
力が最大に取り出せる半導体レーザパッケージとなる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例によって詳細に説明する。

第１図は本発明による半導レーザパッケージの光軸に沿
った断面図である。

半導体レーザ１を放熱台に接合し、配線する。

Ｎ２ガス雰囲気中に半導体レーザ１をレンズ３付きのキ
ャップ２で封止する。この場合、鉄製キャップ２の線に
は高さ０．３　閣の突起を形成させておく、半導体レー
ザ１に通電し１発光させながら、レンズ３の位置を丁度
、鉄ステム表面に垂直で半導体レーザ１を通る直線上に
並ぶように設置する。

この直線上の任意のケ所に光出力モニタを設置できる治
具を用いて上記キャップレンズ２の位置合わせを行う、
この状態を保持しておき、キャップの縁を加圧しながら
瞬間的に通電する。突起部の抵抗が大きいことを利用し
て局部発熱させ、突起部と溶融させて接合する。キャッ
プ胴部の外径は４．８ｍであり、半導体レーザ１とレン
ズとの間隔は０．９　腸である。この間隔は溶融接合時
につぶれる量も考慮して決められる。次いでステンレス
で作られたレセプタクル５のガイド孔７にフェルールを
挿入する。フェルールの外径は２．４９９　ｍでありこ
れを挿入するガイド孔７の内径は２．５０１ｍである。

フェルールはガイド孔７に精度よく嵌合され、先端はス
トッパに接触させて定位置に設置される６フエルール後
端のファイバから射出されるレーザ光出力をモニタしな
がら、キャップ付きステム４をレセプタクル５の端部６
に接触させ回転する。ステム４とレセプタクルの端部６
の接合部は互いに曲率半径が等しく、符号が逆の球面の
一部となっているため両者接触させながら容易に回転で
きる。ステム４は端部６に５ｋｇｆの荷重で押えつけら
れている。フェルール端が丁度焦点の位置にあるので回
転させながら角度調整を行い、レンズ３を通ったレーザ
光の光軸とフェルール内ファイバの光軸とが一致し、光
出力が最大となるところを求める。この状態を保持しな
がら接触部にレーザ光を照射しステム４とレセプタクル
端部６とを接合する。このようにして製作された半導体
レーザパッケージは光軸が一直線となっており。

丁度焦点の位置にファイバ先端（フェルール）が挿入さ
れているため極めて高い結合効率が得られる。

第４図は、この考案の第２の実施例を示す概略図であり
、第１図と同じ番号で表示している。第１図と異なる点
は光軸を合わせるために角度調整を行う箇所である。ス
テム４とレセプタクルの端部６との接触部がステム側は
球面の一部をなし、レセプタクルの端部６は隅となって
おり両者は互いにＡｌｌ接触をなしている。ステム４を
回転させることによりレンズ３を通った光の光軸とフェ
ルール内ファイバの光軸を一致させる。この実施例では
ステム球面の曲率半径は２■、ステム厚さ１．５震、キ
ャップ外径５■である。上記実施例は接触ケ所の形状を
球面と隅としたが球面のみならず曲面と隅９円錐などの
傾斜面と隅としてもよい、また、実施例１で示した接触
ケ所は球面と球面との組合せのみならず、互いに凹凸が
逆となっている曲面と曲面の組み合わせとしてもよい。

〔発明の効果〕

レンズ付きキャップと半導体レーザ付きステムの光軸を
合わせて接合しても熱変形、治具の着脱による変形によ
り光軸がずれる。この先軸がずれたレンズキャップ付き
ステムをファイバを内蔵したフェルール及びレセプタク
ルに合わせても両者の光軸が一致せずある角度をもって
交差してしまう。この角度ずれを本発明は補正し、両者
の光軸を一致させることができるので光結合効率の高い
高光出力の半導体レーザダイオードパッケージを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る半導体レーザダイオー
ドパッケージの断面図、第２図は従来構造のパッケージ
断面図、第３図は従来Ｍ造における光軸を示す図、第４
図は本発明の第２の実施例に係る半導体レーザダイオー
ドパッケージの断面図である。 １・・・半導体レーザ、２・・・キャップ、３・・・レ
ンズ１、−コ、。 ４・・・ステム、８・・・半導体レーザ、９・・・レン
ズ、　（、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、互いに接触し、向い合う箇所を曲面と曲面とするこ
   とにより微小な角度調整を可能とした両部材に半導体レ
   ーザ、レンズ、ファイバーを分けて載せ、光軸の角度ず
   れを精度よく調整できるようにしたことを特徴とする半
   導体レーザダイオードパッケージ。 ２、特許請求の範囲第１項において、互いに接触するケ
   所を曲面と隅にしたことを特徴とする半導体レーザダイ
   オードパッケージ。 ３、特許請求の範囲第１項において、曲面の片一方の端
   部を薄肉化したことを特徴とする半導体レーザダイオー
   ドパッケージ。