專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體激光器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光通信領(lǐng)域的半導(dǎo)體激光器模塊。
近年來(lái)，半導(dǎo)體激光器(激光二極管)在光通信中作為信號(hào)用光源和光纖放大器激勵(lì)用光源被大量應(yīng)用起來(lái)。在半導(dǎo)體激光器在光通信中作為信號(hào)用光源和激勵(lì)用光源使用的情況下，作為半導(dǎo)體激光器模塊使用的情況較多，其中來(lái)自半導(dǎo)體激光器的激光被該模塊光學(xué)性地結(jié)合于光纖。
在圖15(a)中表示出已有的半導(dǎo)體激光器模塊的結(jié)構(gòu)例子。該圖所示的半導(dǎo)體激光器模塊具有發(fā)射激光的激光二極管(半導(dǎo)體激光器)1，使其對(duì)著該激光二極管1的激光發(fā)射端面31，并設(shè)置具有光纖透鏡的透鏡部14的光纖4，把光纖4容納在金屬制造的套筒3中。光纖4經(jīng)透鏡部14接收并傳送所述激光二極管1發(fā)射的光。透鏡部14例如是楔形的光纖透鏡。
所述套筒3由固定部件6，7支撐而裝載在基部(base)2上被固定。固定部件6，7形成為在光纖4的縱向方向上在設(shè)置間隔的位置處相互支持光纖4的狀態(tài)。所述激光二極管1經(jīng)散熱片22裝載在基部2上的LD粘結(jié)部21上而被固定。另外，基部2上經(jīng)監(jiān)測(cè)光電二極管固定部件39裝載有監(jiān)測(cè)光電二極管9，將激光二極管1的輸出形成為監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)?；?裝載在溫差電偶微型模塊25上。
該溫差電偶微型模塊25、所述基部2、所述激光二極管1、所述光纖4、所述固定部件6，7被容納在外殼(package)27中，該外殼27的底版26上裝載所述溫差電偶微型模塊25。溫差電偶微型模塊25具有基部側(cè)板部件17、底板側(cè)板件18、這些側(cè)板件夾持的珀耳貼元件(ペルチェ素子)19。
所述固定部件6，7和所述基部2通過(guò)YAG熔接(公知的YAG激光熔接)等在第一激光熔接部10處被激光熔接。同樣，所述固定部件6，7和所述套筒3在第二激光熔接部11處被激光熔接。第二激光熔接部11與第一激光熔接部10相比，形成在圖中的Y方向(是與外殼底板26垂直的方向，與所述光纖4的光軸Z垂直的方向)的高度較高的位置上。
此外，如上所述，由于套筒3和固定部件6，7與基部2通過(guò)激光熔接而固定，所以有必要將基部2以及固定部件6，7等做成熱傳導(dǎo)率低、且有較好激光熔接性的金屬制品。還有，由于基部2上經(jīng)固定部件6，7裝載光纖4，因此固定部件6，7與基部2的材質(zhì)最好是熱膨脹系數(shù)與光纖4接近的材質(zhì)。為此，在原來(lái)的半導(dǎo)體激光器模塊中，固定部件6，7與基部2由Fe-Ni-Co合金的柯伐合金(商標(biāo))形成。
此外，例如，所述外殼27的底板26由Cu-W合金的CuW20(重量比是Cu為20％、W為80％)形成，溫差電偶微型模塊25的基板側(cè)板件17和底板側(cè)板件18都由Al2O3形成。
所述半導(dǎo)體激光器模塊中，對(duì)中激光二極管1和光纖4。由光纖4接收從激光二極管1發(fā)射出的激光在光纖4內(nèi)傳送，以供使用。
另外，半導(dǎo)體激光器模塊中，為驅(qū)動(dòng)激光二極管1而流過(guò)電流時(shí)，因發(fā)熱使激光二極管1溫度上升。由于該溫度上升是引起激光二極管1的振動(dòng)波長(zhǎng)與光輸出變化的原因，所以在使用半導(dǎo)體激光器模塊時(shí)，通過(guò)固定在激光二極管1附近的熱敏電阻(未示出)測(cè)定激光二極管1的溫度。之后，根據(jù)該測(cè)定值使溫差電偶微型模塊25動(dòng)作，通過(guò)控制流過(guò)溫差電偶微型模塊25的電流，把激光二極管1的溫度控制為保持恒定。
但是，上述已有半導(dǎo)體激光器模塊中，由于各種原因，基板2有翹曲。例如，如圖15所示的例子中，由柯伐合金形成基部2，由Al2O3形成溫差電偶微型模塊的基部側(cè)板部件17。因此，由于兩者的線(xiàn)膨脹系數(shù)有很大不同，所以伴隨著半導(dǎo)體激光器模塊使用時(shí)的溫差電偶微型模塊25的動(dòng)作，如圖15(b)所示，基部2發(fā)生翹曲。因此，激光二極管1和透鏡部14的位置從對(duì)中位置偏離，出現(xiàn)激光二極管1和光纖部4的光結(jié)合效率降低的問(wèn)題。
還有，例如不使用半導(dǎo)體激光器模塊，放置在40～50℃的高溫環(huán)境中時(shí)，也因上述基部2和溫差電偶微型模塊25的基部側(cè)板部件17的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同而同樣使基部2發(fā)生翹曲。從而，激光二極管1和透鏡部14的光結(jié)合產(chǎn)生偏離。因此，使用半導(dǎo)體激光器模塊時(shí)，出現(xiàn)的問(wèn)題是不能完全返回原來(lái)狀態(tài)而成為殘留下光接合偏離的狀態(tài)。
尤其，在已有半導(dǎo)體激光器模塊中，作為套筒3和固定部件6，7的固定部的第二激光熔接部11與作為固定部件6，7與基部2的激光固定部的第一激光熔接部10相比，形成在圖中的Y方向上的高度約為1600微米的較高位置處。因此，基部2的翹曲產(chǎn)生時(shí)，以第一激光熔接部10為支點(diǎn)，套筒3產(chǎn)生大位置偏離，激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率降低的比率增大。
如上所述，對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體激光器模塊使用時(shí)及放置時(shí)的使用環(huán)境溫度改變而降低激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的話(huà)，那么光纖4接收傳送的光的強(qiáng)度就變小。因此，出現(xiàn)對(duì)適用半導(dǎo)體激光器模塊的光通信系統(tǒng)等不能適當(dāng)?shù)貏?dòng)作的問(wèn)題。
本發(fā)明為解決上述已有問(wèn)題而作出，本發(fā)明的目的是提供一種高可靠性的半導(dǎo)體激光器模塊，其不依賴(lài)于使用環(huán)境溫度變化，能夠與激光二極管和在光纖中傳導(dǎo)該光束的透鏡部進(jìn)行高精度的光結(jié)合。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以下面的結(jié)構(gòu)作為解決問(wèn)題的方式。即，本發(fā)明是一種半導(dǎo)體激光器模塊，具有激光二極管；經(jīng)透鏡部接收并傳送該激光二極管發(fā)射的光的光纖；支持所述透鏡部的固定部件；直接或間接裝載該固定部件和所述激光二極管的基部；容納所述激光二極管、所述透鏡部、所述固定部件、所述基部的外殼，在該外殼的底板上直接或經(jīng)溫差電偶微型模塊裝載所述基部，其特征在于在所述基部上的至少所述激光二極管和所述透鏡部的光結(jié)合部的兩側(cè)上形成翹曲防止裝置。
作為一個(gè)例子，翹曲防止裝置的特征在于具有把與所述激光二極管的光軸正交的斷面處的基部的斷面形狀大致形成為U字狀以至少包圍激光二極管和透鏡部的光結(jié)合部分的結(jié)構(gòu)。
另外，翹曲防止裝置也可以是包括在激光二極管和透鏡部之間的光結(jié)合部分的兩側(cè)上形成的壁部的結(jié)構(gòu)。
作為一個(gè)例子，透鏡部是在光纖的前端形成的光纖透鏡，在前端上具有該透鏡部的光纖通過(guò)固定部件固定于基部上，翹曲防止裝置至少在光纖的側(cè)部的一側(cè)上沿著光纖的縱向方向的至少一部分設(shè)計(jì)。
還有，透鏡部也可以是分立式透鏡，此時(shí)，分立式透鏡經(jīng)固定部件裝載固定于基部上。
作為本發(fā)明的一個(gè)形式，透鏡部用光纖透鏡構(gòu)成時(shí)，設(shè)置多個(gè)固定部件，形成為在光纖縱向方向上在設(shè)置間隔的位置處支持光纖的形式，翹曲防止裝置設(shè)置在位于最靠近激光二極管的一側(cè)的固定部件的側(cè)部上。
作為本發(fā)明的一個(gè)例子，基部的結(jié)構(gòu)具有經(jīng)固定部件裝載透鏡部的固定部件裝載部件、裝載激光二極管的激光二極管裝載部件，通過(guò)一個(gè)整體部件形成所述固定部件裝載部件和翹曲防止裝置。
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是用截面圖表示本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的第一實(shí)施例的部件結(jié)構(gòu)圖；圖2是表示上述實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊的部件結(jié)構(gòu)的斜視圖，其中省略了溫差電偶微型模塊和外殼；
圖3是表示上述實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊的部件結(jié)構(gòu)的平面圖，其中省略了外殼；圖4是用分解圖表示上述實(shí)施例的基部的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖5是圖4的A-A截面圖；圖6(a)和圖6(b)是表示在上述實(shí)施例中設(shè)置的固定部件的斜視結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖7是表示在上述實(shí)施例中設(shè)置的光纖4的透鏡部14的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖8(a)和圖8(b)是表示上述實(shí)施例中的激光二極管的配置區(qū)域與監(jiān)測(cè)光電二極管的配置區(qū)域的斜視說(shuō)明圖；圖9是與現(xiàn)有例子相比較表示伴隨上述實(shí)施例的周?chē)鷾囟茸兓母櫿`差產(chǎn)生情況的曲線(xiàn)；圖10是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的第二實(shí)施例的部件結(jié)構(gòu)的斜視圖，其中省略了溫差電偶微型模塊和外殼；圖11是表示上述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊的部件結(jié)構(gòu)的平面圖，其中省略了外殼；圖12是用分解圖表示上述第二實(shí)施例的基部的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖13(a)、圖13(b)和圖13(c)是表示適用于本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的其它實(shí)施例的固定部件的說(shuō)明圖；圖14是表示把設(shè)置在遠(yuǎn)離激光二極管一側(cè)的光纖的固定部件作為2個(gè)部件的情況下的固定部件的偏離狀況的模式性說(shuō)明圖；圖15(a)和圖15(b)是表示現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器模塊的截面結(jié)構(gòu)和存在問(wèn)題的說(shuō)明圖；圖16(a)和圖16(b)是表示半導(dǎo)體激光器模塊上的基部的翹曲和與此相隨的光纖前端的位置偏離的模式性說(shuō)明圖17是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的第三實(shí)施例的基部周?chē)Y(jié)構(gòu)的斜視圖；圖18是上述第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊截面結(jié)構(gòu)圖；圖19是用分解圖表示上述第三實(shí)施例的基部的結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖；圖20是用截面圖表示本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的第四實(shí)施例的說(shuō)明圖；圖21是表示圖19的A-A’截面的說(shuō)明圖；圖22是表示圖17的B-B’截面的說(shuō)明圖；圖23是表示光結(jié)合部分和翹曲防止裝置的配合關(guān)系的某一例子的說(shuō)明圖。
下面根據(jù)


本發(fā)明的實(shí)施例。另外，在本實(shí)施例的說(shuō)明中，與已有例子相同名稱(chēng)的部分添加相同的符號(hào)，其說(shuō)明省略或簡(jiǎn)化。在圖1中用截面表示本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的第一實(shí)施例的部件結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊把激光二極管1、具有透鏡部14的光纖4、作為容納透鏡部14的透鏡部固定部件的套筒3、經(jīng)套筒3的支持固定而支持光纖4和其前端的透鏡部14的固定部件6，7(7a，7b)、直接或間接裝載該固定部件6，7和激光二極管1的基部2、溫差電偶微型模塊25容納在外殼27中而形成。
光纖4的透鏡部14是光纖透鏡，具體說(shuō)，例如是圖7所示結(jié)構(gòu)的楔形的變形(旋轉(zhuǎn)非對(duì)稱(chēng))透鏡。由該楔形光纖透鏡構(gòu)成的透鏡部14的前端側(cè)如圖2、圖3、圖7所示，前端的棱線(xiàn)14a對(duì)著該激光二極管1的激光發(fā)射端面21以配置成與激光二極管1的活性層(未示出)同一平面。棱線(xiàn)14a在圖中表示成直線(xiàn)狀，但為在光纖4的芯部高效率地入射進(jìn)去光，實(shí)際上可將其擴(kuò)大形成為曲面形狀。
在本實(shí)施例中，基部2由裝載激光二極管1的激光二極管裝載部件8和裝載固定部件6，7的固定部件裝載部件5共2個(gè)部件構(gòu)成。
激光二極管裝載部件8在溫差電偶微型模塊25上配置成與溫差電偶微型模塊25接觸。如圖1、圖2、圖4所示，激光二極管裝載部件8的上部側(cè)設(shè)置有與該激光二極管裝載部件8一體的部件所構(gòu)成的LD粘結(jié)部21而形成激光二極管裝載區(qū)域。所述固定部件裝載部件5配置在避開(kāi)激光二極管裝載部件8的激光二極管裝載區(qū)域的位置上。
另外，圖4是以分解狀態(tài)表示基部2的斜視圖。圖4中通過(guò)添加陰影線(xiàn)后表示的銀焊接接合部46把固定部件裝載部件5固定在激光二極管裝載部件8上。
激光二極管裝載部件8由具有所述固定部件裝載部件5的線(xiàn)膨脹系數(shù)與所述溫差電偶微型模塊25的基部側(cè)板部件17的線(xiàn)膨脹系數(shù)之間的范圍內(nèi)的線(xiàn)膨脹系數(shù)的材質(zhì)形成。
具體說(shuō)，在本實(shí)施例中，固定部件裝載部件5由柯伐合金形成，激光二極管裝載部件8由Cu-W合金CuW10(重量比Cu為10％，W為90％)形成。CuW10的線(xiàn)膨脹系數(shù)是6.5×10-6/K，Al2O3的線(xiàn)膨脹系數(shù)是6.7×10-6/K。
CuW10的熱傳導(dǎo)率是180～200(W/m·k)，具有作為柯伐合金的熱傳導(dǎo)率的17～18(W/m·k)的大約10倍的熱傳導(dǎo)率。
外殼27的底板26通過(guò)作為與基部2的激光二極管裝載部件8相同材質(zhì)的CuW10形成，由此，底板26的線(xiàn)膨脹系數(shù)與激光二極管裝載部件8的線(xiàn)膨脹系數(shù)相同。
如圖1～圖3所示，將作為固定部件裝載部的固定部件裝載部件5和光纖4以及套筒3的固定部件6，7加以激光熔接而形成第一激光熔接部10。將所述固定部件6，7和所述套筒3加以激光熔接而形成第二激光熔接部11(11a，11b)。第一激光熔接部10和第二激光熔接部11在垂直于所述外殼底板26的方向上形成大致相同的高度(高度差在±500微米以?xún)?nèi)，最好在±50微米以?xún)?nèi))。
另外，固定部件6一側(cè)的第一、第二激光熔接部10，11的高度與光纖4的中心(在此是棱線(xiàn)14a)相同。
其中，激光熔接固定部件裝載部件5和固定部件6，7時(shí)，如果該固定部件裝載部件5的上面與固定部件6，7的上面為同一個(gè)面(±100微米以?xún)?nèi))的話(huà)，容易在每個(gè)制品上使激光熔接部10的高度均勻，因此是所期望的。
基部2上在至少所述激光二極管1和所述光纖4的光結(jié)合部分兩側(cè)上形成翹曲防止裝置。如圖3、圖4所示，該翹曲防止裝置在所述光纖4的側(cè)部的兩側(cè)的基部區(qū)域中具有沿著光束行進(jìn)方向，這里是指光纖4的縱向方向形成的壁部15。
圖23是表示具有壁部15的翹曲防止裝置的基本結(jié)構(gòu)的概念圖。如圖23所示，壁部15設(shè)置在至少連接激光二極管1的激光發(fā)射端面31和透鏡部14的光接收端32的軸線(xiàn)部33的側(cè)部?jī)蓚?cè)上。因此，可以防止激光二極管1和光纖4之間的光結(jié)合率的降低。
在本實(shí)施例中，如圖3所示，壁部15設(shè)置在固定部件裝載部件5的縱向方向的整個(gè)區(qū)域(該圖的虛線(xiàn)框B內(nèi)的區(qū)域)中。
另外，在本實(shí)施例中，壁部15通過(guò)與固定部件裝載部件5一體的部件而形成。如圖5所示，壁部15至少?gòu)墓潭ú考b載部件5的底部16向上側(cè)設(shè)置。之后，固定部件裝載部件5把在與激光二極管1的光軸垂直的斷面處的斷面形狀形成為大致U字狀，以包圍作為所述光結(jié)合部分的軸線(xiàn)部33。這樣的斷面大致為U字形狀的基部結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了本實(shí)施例中的翹曲防止裝置的一部分，非常強(qiáng)烈地抵抗縱向方向的翹曲。
另外，如圖4所示，壁部15的一端部形成臂部5e，比固定部件裝載部件5的底部更突出地形成，延伸到激光二極管裝載部件8的LD粘結(jié)部21的配置區(qū)域。本實(shí)施例中，通過(guò)這樣形成臂部5e，增大與銀焊接接合部46的接觸面積。該臂部5e和激光二極管裝載部件8的連接結(jié)構(gòu)把與激光二極管1的光軸正交的斷面處的斷面形狀構(gòu)成為大致U字狀，形成本實(shí)施例的翹曲防止裝置的一部分。
此外，如圖3、圖4所示，在固定部件裝載部件5中，通過(guò)壁部15和在與該壁部15正交的方向上形成的壁部35來(lái)形成嵌入凹部37。固定部件6，7在嵌入凹部37中以嵌入容納的形式通過(guò)第一激光熔接部10而被熔接固定。
另外，在本實(shí)施例中，形成固定部件裝載部件5時(shí)，如圖4所示，例如通過(guò)形成穿過(guò)貫通固定部件6，7的嵌入凹部37和套筒3的插入部38的形狀，可得到將壁部15和固定部件固定用壁部35所一體性形成的固定部件裝載部件5。
如圖2、圖3所示，固定部件6，7相互在光纖4的縱向方向上在設(shè)置間隔的位置處支持光纖4。如圖6(a)和圖6(b)所示，位于最靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件6通過(guò)具有從兩側(cè)部將光纖4挾持的挾持部28的一體部件而形成。
另外，固定部件6的形狀如圖6(b)所示，把挾持部28形成為臂狀時(shí)，在固定激光熔接部11b之前，以激光熔接部11a為支點(diǎn)按每一套筒3使光纖4旋轉(zhuǎn)之際(該旋轉(zhuǎn)是為了對(duì)激光二極管1和透鏡部14進(jìn)行對(duì)中)，施加到激光熔接部11a上的應(yīng)力被分散為挾持部28的臂的變形應(yīng)力，能夠防止應(yīng)力集中。
基部2的固定部件裝載部件5在溫差電偶微型模塊25上設(shè)置成比光纖裝載側(cè)端部(圖1的右側(cè)端部)更突出到光纖縱向方向。另外，所述固定部件裝載部件5在激光二極管裝載部件8上設(shè)置成比光纖裝載側(cè)端部更突出到光纖縱向方向。另外，在本實(shí)施例中，所述套筒3在溫差電偶微型模塊25上被固定于從光纖裝載側(cè)端部處突出的固定部件裝載部件5上。
如圖2所示，激光二極管裝載部件8具有經(jīng)固定部件裝載部件5支持位于靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件6的下部側(cè)的加強(qiáng)部20，該加強(qiáng)部20的下面不與溫差電偶微型模塊25接觸。在本實(shí)施例中，加強(qiáng)部20形成長(zhǎng)方體形狀。
再有，在本實(shí)施例中，如圖8(a)所示，所述激光二極管1通過(guò)AuSn等焊錫件40固定于散熱片22上。之后，散熱片22通過(guò)AuSn等焊錫件41固定于激光二極管裝載部件8上。散熱片22由AlN、SiC或金剛石等高熱傳導(dǎo)性材料形成。
還有，如圖8(b)所示，監(jiān)測(cè)光電二極管固定部39通過(guò)焊錫件43被固定于基部2的激光二極管裝載部件8上。監(jiān)測(cè)光電二極管固定部39主要由鋁形成。在監(jiān)測(cè)光電二極管固定部39的表面上形成Au電鍍圖案50，在該電鍍圖案上通過(guò)AuSn、AuSi等焊錫件44固定光電二極管9。
本實(shí)施例如上述形式構(gòu)成，本實(shí)施例中也與現(xiàn)有實(shí)施例一樣，使用半導(dǎo)體激光器模塊時(shí)，使光纖4接收并傳送從激光二極管1發(fā)射的光。
另外，此時(shí)，本實(shí)施例中也與現(xiàn)有實(shí)施例一樣，通過(guò)溫差電偶微型模塊25對(duì)激光二極管1進(jìn)行溫度控制。
在本實(shí)施例中，基部2由激光二極管裝載部件8和固定部件裝載部件5的2個(gè)部件構(gòu)成，從熱膨脹特性和熱傳導(dǎo)特性方面看是最適當(dāng)?shù)摹＞唧w來(lái)說(shuō)，接觸溫差電偶微型模塊25的基部側(cè)板部件17的基部2的激光二極管裝載部件8通過(guò)具有設(shè)置在其上側(cè)的固定部件裝載部件5的線(xiàn)膨脹系數(shù)和溫差電偶微型模塊25的基部側(cè)板部件17的線(xiàn)膨脹系數(shù)之間的范圍內(nèi)的線(xiàn)膨脹系數(shù)的材質(zhì)(換言之，具有柯伐合金和Al2O3之間的線(xiàn)熱膨脹系數(shù)的CuW10)形成。因此，與現(xiàn)有實(shí)施例那樣設(shè)計(jì)成使柯伐合金形成的基部2與Al2O3構(gòu)成的基部側(cè)板部件17直接接觸的情況相比，緩和了因使用環(huán)境溫度變化而產(chǎn)生的基部2的翹曲。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，可以抑制因使用環(huán)境溫度變化所產(chǎn)生的激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
固定部件裝載部件5由柯伐合金形成，柯伐合金與光纖4具有基本相同的線(xiàn)膨脹系數(shù)。因此，可抑制因與光纖4的線(xiàn)膨脹系數(shù)的不同對(duì)光纖4產(chǎn)生的不良影響。
激光二極管裝載部件8熱傳導(dǎo)性良好，由具有柯伐合金的熱傳導(dǎo)率的10倍的熱傳導(dǎo)率的CuW10形成。因此，通過(guò)散熱片22以及激光二極管裝載部件8將有效地把激光二極管1產(chǎn)生的熱傳送到溫差電偶微型模塊25側(cè)上，通過(guò)溫差電偶微型模塊25可有效地冷卻激光二極管1。
因此，根據(jù)本實(shí)施例，激光二極管1和溫差電偶微型模塊25的消耗功率可縮小，可做成消耗功率小的半導(dǎo)體激光器模塊，可使溫差電偶微型模塊25的翹曲量縮小。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，由于激光二極管裝載部件8和外殼27的底板26的線(xiàn)膨脹系數(shù)相同，所以當(dāng)半導(dǎo)體激光器模塊的使用環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，在溫差電偶微型模塊25的上下兩側(cè)施加相同的應(yīng)力，溫差電偶微型模塊25的翹曲被抵消。因此，根據(jù)本實(shí)施例，可更進(jìn)一步有效地抑制因使用環(huán)境溫度變化而引起的激光二極管1與光纖4的光結(jié)合效率降低。
另外，在本實(shí)施例中，由于固定部件裝載部件5由熱傳導(dǎo)率低的柯伐合金形成，固定部件裝載部件5上的套筒3的激光熔接性良好。
再有，根據(jù)本實(shí)施例，由基部2的固定部件裝載部件5和光纖容納用的套筒3的固定部件6，7以激光熔接所構(gòu)成的第一激光熔接部10以及由固定部件6，7和套筒3以激光熔接所構(gòu)成的第二激光熔接部11形成為在垂直于外殼底板26的方向上的高度大致相同。因此，即使基部2的翹曲多少會(huì)產(chǎn)生，通過(guò)該翹曲能夠防止套筒3以第一激光熔接部10為支點(diǎn)的大的位置偏離。
因此，本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊可更進(jìn)一步有效地抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，由于在基部2的固定部件裝載部件5上通過(guò)沿著光纖4的縱向方向形成壁部15而形成防止基部2的翹曲的翹曲防止裝置，因此可抑制沿著光纖縱向方向的基部2的翹曲。
再有，適用于本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊的光纖4是前端的棱線(xiàn)14a在X-Z平面上具有平行楔狀的透鏡部14的光纖。具有這種透鏡部14的光纖4和激光二極管1的光結(jié)合特別容易受到所述Y方向的位置偏離的影響。因此，基部2沿著光纖4的縱向方向翹曲時(shí)，容易顯著地引起激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
但是，本實(shí)施例中，如上所述，由于通過(guò)翹曲防止裝置可抑制沿著基部2的光纖縱向方向的翹曲，因此可非常有效地抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
特別是，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊中，由于從激光二極管1發(fā)射的光從光纖4的前端側(cè)入射到光纖4，在激光二極管1和光纖4進(jìn)行光結(jié)合之際，抑制激光二極管1和光纖4的激光接收端32的位置偏離是極其重要的。因此，抑制上述軸線(xiàn)部33上的基部2的翹曲是極其重要的。
另外，同樣，通過(guò)固定部件6的套筒3的固定位置產(chǎn)生偏離時(shí)，例如與通過(guò)比固定部件6更遠(yuǎn)離激光二極管1的固定部件7的套筒3的固定位置產(chǎn)生偏離的情況相比，激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低是更大。據(jù)此，抑制固定部件6的配置區(qū)域中的基部2的翹曲是極其重要的。
此時(shí)，在本實(shí)施例中，把壁部15作為連接激光二極管1上的激光發(fā)射端面31和光纖4上的激光接收端32的軸線(xiàn)部33的側(cè)部?jī)蓚?cè)。之后，設(shè)置在沿著包括位于靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件6的側(cè)部?jī)蓚?cè)的固定部件裝載部件5的光纖縱向方向的區(qū)域上。由此，抑制上述軸線(xiàn)部33和固定部件6的配置區(qū)域的基部2的光纖縱向方向的翹曲。
再有，本實(shí)施例中，具有這樣的結(jié)構(gòu)從固定部件裝載部件5的底部16向上側(cè)設(shè)置壁部15，翹曲防止裝置把與激光二極管1的光軸正交的斷面處的基部2的斷面形狀形成為大致U字狀，以包圍上述軸線(xiàn)部33。也就是說(shuō)，可抑制在與軸線(xiàn)部33上的激光二極管的光軸正交的方向(圖3的X方向)上的翹曲。
因此，本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊可有效地抑制對(duì)應(yīng)于半導(dǎo)體激光器模塊的使用環(huán)境溫度變化的基部2的翹曲，可非常有效地抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
再有，在本實(shí)施例中，通過(guò)與固定部件裝載部件5一體的部件形成壁部15。因此，通過(guò)與固定部件裝載部件5不同的部件構(gòu)成壁部15，如在接合它們時(shí)那樣，可防止因壁部15與固定部件裝載部件5的連接所產(chǎn)生的強(qiáng)度降低。因此，通過(guò)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的翹曲防止裝置，可有效地抑制基部2的翹曲。
還有，根據(jù)本實(shí)施例，在靠近激光二極管1的一側(cè)，支持固定光纖4的固定部件6是由具有從兩側(cè)部挾持住光纖4的挾持部28的一體部件所形成。因此，與由每一單面支持光纖4的固定部件所形成的固定部件5的情況相比，由于存在有在光纖4的下方連接挾持部28兩側(cè)的連接部49，所以可抑制在圖3、圖6的X方向的基部2的翹曲。因此，根據(jù)本實(shí)施例，可更進(jìn)一步有效地抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，將基部2的固定部件裝載部件5設(shè)置成比在溫差電偶微型模塊25上的光纖裝載端部更向光纖縱向方向突出。因此，不接觸溫差電偶微型模塊25的部分(突出部分)不受到溫差電偶微型模塊25的翹曲的影響。另外，固定部件裝載部件5的突出長(zhǎng)度L(參照?qǐng)D1)過(guò)長(zhǎng)的話(huà)，由于該突出長(zhǎng)度L的突出部的重疊使得對(duì)激光二極管裝載部件8的接合強(qiáng)度不足，該突出部在受到因外面的沖擊所帶來(lái)的振動(dòng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生接合剝離，因此最好是L≤5mm。
再有，在本實(shí)施例中，由于套筒3被固定在從溫差電偶微型模塊25的光纖裝載部件端部所突出的固定部件裝載部件5上，所以套筒3非常難以受到溫差電偶微型模塊25的翹曲的影響。從而，可進(jìn)一步有效地抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，把固定部件裝載部件5設(shè)置成比激光二極管裝載部件8上的光纖裝載側(cè)端部更向光纖縱向方向突出。因此，抑制了在該突出部分上裝載的固定部件6，7和基部2、光纖4等受到激光二極管裝載部件8的翹曲的影響。從而，可進(jìn)一步有效地抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
還有，根據(jù)本實(shí)施例，激光二極管裝載部件8具有形成于位于靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件6的下側(cè)的加強(qiáng)部20。因此，即使向固定部件裝載部件5上施加所述Y方向的振動(dòng)，也可使該振動(dòng)的支點(diǎn)位于比固定部件6更遠(yuǎn)離激光二極管1的一側(cè)，能夠抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)設(shè)置加強(qiáng)部20可擴(kuò)大激光二極管裝載部件8和固定部件裝載部件5的接觸面積，因此能夠更穩(wěn)定地機(jī)械固定兩者。再有，由于所述加強(qiáng)部20的下面不與溫差電偶微型模塊25接觸，加強(qiáng)部20不受到溫差電偶微型模塊25的翹曲的影響。
與現(xiàn)有技術(shù)一樣，因使用環(huán)境溫度改變，例如，如圖16(a)所示基部2翹曲時(shí)，如圖16(b)所示，在圖中的點(diǎn)劃線(xiàn)所示的位置上對(duì)中的光纖4偏離圖中的實(shí)線(xiàn)所示的位置。由于這一偏離，光纖4的激光接收端32和激光二極管1的距離從A變化為B。這樣一來(lái)，如圖9的特性線(xiàn)b所示，依賴(lài)于光纖4的激光接收端32和激光二極管1的發(fā)射端面31的距離的監(jiān)測(cè)跟蹤誤差ΔIm隨著半導(dǎo)體激光器模塊的使用環(huán)境溫度變化而變大。這里，監(jiān)測(cè)跟蹤誤差ΔIm由下面的式子定義。
ΔIm＝(Im(T)-Im(25°))/Im(25°)式中Im(T)是T(℃)的監(jiān)測(cè)電流值、Im(25°)是25℃的監(jiān)測(cè)電流值。
例如，現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器模塊中，半導(dǎo)體激光器模塊的周?chē)鷾囟葟?5℃變化到85℃時(shí)，如上述特性線(xiàn)所示，監(jiān)測(cè)跟蹤誤差按正弦(sin)曲線(xiàn)b周期變化，其變化量也大。
與此相反，根據(jù)本實(shí)施例，如圖9的特性線(xiàn)a所示，監(jiān)測(cè)跟蹤誤差從0開(kāi)始基本不發(fā)生變化，即使周?chē)鷾囟茸優(yōu)?5℃，其值也只是特性線(xiàn)b所示的現(xiàn)有例子的變化量的8分之1。也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，即使使用環(huán)境溫度產(chǎn)生了變化，能夠認(rèn)為激光二極管1的發(fā)射端面31和光纖4的激光接收端32的距離不發(fā)生大的變化，可見(jiàn)，有效地防止了基部2的翹曲。
在圖10中，以斜視圖表示出本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的第二實(shí)施例的部件結(jié)構(gòu)，其中省略了溫差電偶微型模塊25和外殼27。另外，圖11是半導(dǎo)體激光器模塊的平面圖，其中省略了外殼27，在圖12中，通過(guò)分解圖表示第二實(shí)施例的基部2的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例2與第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)幾乎相同，本實(shí)施例2與上述第一實(shí)施例不同的特征在于把構(gòu)成基部2的固定部件裝載部件5和激光二極管裝載部件8的形狀變成如圖10～圖12所示。
即，本實(shí)施例2中，通過(guò)固定部件裝載部件5和激光二極管裝載部件8二者形成基部2的翹曲防止裝置。在第二實(shí)施例中，連接激光二極管1的激光發(fā)射端面31和光纖4的激光接收端32的軸線(xiàn)部33的側(cè)部?jī)蓚?cè)上設(shè)計(jì)的壁部15以及位于靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件6的側(cè)部?jī)蓚?cè)上設(shè)計(jì)的壁部15是通過(guò)與激光二極管裝載部件8一體的部件所構(gòu)成。
由于第二實(shí)施例由如上所述的方式來(lái)構(gòu)成，所以第二實(shí)施例也具有與上述第一實(shí)施例基本相同的效果。
再有，用光纖透鏡形成透鏡部14的類(lèi)型的本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊并不限制于上述各實(shí)施例，可采取各種實(shí)施狀態(tài)。例如把翹曲防止裝置設(shè)置在光纖4的支持部的單側(cè)上時(shí)，在光纖4的縱向方向上在設(shè)置間隔的位置處相互支持光纖4的狀態(tài)的固定部件(在上述各實(shí)施例中為固定部件6，7)中的至少位于最靠近激光二極管1一側(cè)的固定部件的側(cè)部設(shè)置翹曲防止裝置的話(huà)，可抑制靠近光纖4的激光二極管1的一側(cè)的支持位置的偏離。因此，可有效地抑制因基部2的翹曲所帶來(lái)的激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。從而，最好把翹曲防止裝置至少設(shè)置在位于最靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件的側(cè)部上。
另外，上述各實(shí)施例中，位于最遠(yuǎn)離激光二極管1的一側(cè)的固定部件7的結(jié)構(gòu)是具有在夾住套管3的兩側(cè)的每一側(cè)各配置的固定部件7a，7b，但如圖13(a)、圖13(b)、圖13(c)所示，固定部件7也可以由具有從兩側(cè)部挾持光纖4的挾持部61的一體部件所形成。
設(shè)置夾住套管3的兩個(gè)固定部件7a，7b時(shí)，可穩(wěn)固地夾住固定套管3的反面，例如如圖14所示，與光纖4的光軸相對(duì)的固定部件7a，7b的傾斜彼此不同，難以把固定部件7a與套筒3的間隙與固定部件7b與套筒3的間隙做成大致相等的距離。與此相反，如上所述，通過(guò)一體部件形成固定部件7的話(huà)，與光纖4的光軸相對(duì)的固定部件7a，7b的傾斜變得彼此相等，并且容易把上述間隙調(diào)節(jié)成等距離。
因此，通過(guò)一體部件形成固定部件7的話(huà)，可抑制因YAG熔接等熔接套管3和固定部件7時(shí)的固定強(qiáng)度的參差不齊。
再有，套管3和固定部件7的接觸部分由于進(jìn)行熔接用的激光照射，所以固定部件7和套管3的接觸部分最好要小，固定部件7的形狀如圖13(a)，圖13(b)所示，最好把挾持部61形成臂狀。
另外，上述各實(shí)施例中，基部2是把固定部件裝載部件5和激光二極管裝載部件8的2個(gè)部件加以結(jié)合而構(gòu)成，但基部2也可以由裝載了固定部件6，7的固定部件裝載部和激光二極管1的裝載部形成在1塊板上的一個(gè)部件來(lái)形成。即使在這種情況下，設(shè)置了壁部件，通過(guò)把上述固定部件裝載部和固定部件6，7經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第一激光熔接部10以及把固定部件6和套筒3經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第二激光熔接部20做成在與外殼底板26垂直的方向上的高度大致相同的方式，與現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器模塊相比，能夠使得基部2翹曲時(shí)所產(chǎn)生的套筒3的位置偏離變小。從而，可抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
另外，在上述各實(shí)施例中，光纖4為具有楔形透鏡部14的結(jié)構(gòu)，但是光纖4也可以為具有楔形以外的變形透鏡的透鏡部14的結(jié)構(gòu)，例如可以是具有頭部為球形的透鏡、頭部為細(xì)圓錐狀的透鏡等，變形透鏡以外的光纖透鏡的透鏡部14的結(jié)構(gòu)。
此外，在上述第一、第二的各個(gè)實(shí)施例中，激光二極管裝載部件8在位于最靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件6的下部側(cè)形成加強(qiáng)部20，但是加強(qiáng)部20也可省略。不過(guò)，由于通過(guò)設(shè)置加強(qiáng)部20可抑制固定部件裝載部件5的圖中的Y方向的振動(dòng)，所以最好是設(shè)置加強(qiáng)部20。另外，加強(qiáng)部20的形狀不特別限定，可以適當(dāng)設(shè)定，例如為具有圖2的斜線(xiàn)A所示的那樣的錐形面的結(jié)構(gòu)。
此外，在上述第一、第二的各個(gè)實(shí)施例中，位于最靠近激光二極管1的一側(cè)的固定部件6由如圖6所示的具有挾持部28的一體部件所形成，但是，固定部件6的結(jié)構(gòu)不限制于特定形狀，可適當(dāng)設(shè)定。不過(guò)，將固定部件6按上述各實(shí)施例那樣來(lái)構(gòu)成的話(huà)，可抑制基部2的X方向的翹曲。
接著，把透鏡部14作為分立式透鏡的類(lèi)型的本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的各個(gè)實(shí)施例說(shuō)明如下。
本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊的第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)通過(guò)圖18的截面圖來(lái)表示，本第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊的基部周?chē)Y(jié)構(gòu)通過(guò)圖17的斜視圖來(lái)加以表示。
如圖17、圖18所示，第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊具有激光二極管1、作為與該激光二極管1光結(jié)合的透鏡部的分立式透鏡(第一透鏡)14。分立式透鏡14和激光二極管1裝載在基部2上，基部2具有作為發(fā)光元件裝載部的激光二極管裝載部件8和裝載作為分立式透鏡14和其固定部件的透鏡支持件24的固定裝置裝載部件5。
基部2和激光二極管1以及分立式透鏡14被容納在外殼7中。基部2直接固定于外殼27的底板26上，激光二極管裝載部件8與外殼底板26接觸來(lái)被配置。
激光二極管裝載部件8的上部側(cè)設(shè)置與該激光二極管裝載部件8用一體部件所構(gòu)成的LD粘結(jié)部21而成為激光二極管裝載區(qū)域。所述激光二極管1經(jīng)散熱片22被固定于LD粘結(jié)部21上。另外，LD粘結(jié)部21上設(shè)置的固定部48上固定著熱敏電阻29。
在該第三實(shí)施例中，從激光二極管1產(chǎn)生的熱的放熱性的觀點(diǎn)看，激光二極管裝載部件8由具有熱傳導(dǎo)率在150W/mK以上的高熱傳導(dǎo)率的Cu-W合金CuW20(重量比是Cu為20％、W為80％)來(lái)形成。因此第三實(shí)施例中可有效地釋放激光二極管1產(chǎn)生的熱量。
在激光二極管裝載部件8的LD粘結(jié)部21的后面一側(cè)，為了監(jiān)測(cè)激光二極管1的輸出，安裝有監(jiān)測(cè)用光電二極管9的監(jiān)測(cè)光電二極管固定部39被配置在圖17的陰影所示的位置47上。另外，所述固定裝置裝載部件5被配置在激光二極管裝載部件8的LD粘結(jié)部21的前面一側(cè)。固定裝置裝載部件5通過(guò)在圖19中添加陰影線(xiàn)所表示的銀焊料接合部46被固定于激光二極管裝載部件8上。
固定裝置裝載部件5通過(guò)在基體5a的兩側(cè)豎立形成于按光軸方向(激光二極管1的光軸方向)延伸的側(cè)壁部5b而把與激光二極管1的光軸垂直的斷面處的斷面形狀大致形成為U字狀。還有，在固定裝置裝載部件5上從側(cè)壁部5b的后端部向光軸方向的后面一側(cè)突出形成臂部5e，在增加與銀焊接接合部46的接觸面積的同時(shí)，防止基部2的翹曲。這個(gè)臂部5e和激光二極管裝載部件8的連接結(jié)構(gòu)也把與激光二極管1的光軸垂直的斷面處的斷面形狀大致形成為U字狀。
這樣，基部2把與激光二極管1的光軸垂直的斷面處的斷面形狀大致形成為U字狀以至少包圍激光二極管1與分立式透鏡14的光結(jié)合部分。這樣的斷面大致為U字狀的基部結(jié)構(gòu)非常強(qiáng)地抵抗翹曲，構(gòu)成至少防止激光二極管1和分立式透鏡14的光結(jié)合部分的基部2的翹曲的翹曲防止裝置。
如圖17所示，所述分立式透鏡14被固定于透鏡支持件24上，該支持件24經(jīng)作為固定裝置的固定部件(透鏡支持套筒)6被固定于所述基部2的固定裝置裝載部件5上。透鏡支持件24和固定部件6通過(guò)線(xiàn)膨脹系數(shù)與形成分立式透鏡14的玻璃材料相近且激光熔接性良好的Fe-Ni-Co合金的柯伐合金(商標(biāo))形成。
將基部2的固定裝置裝載部件5和固定部件6經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第一激光熔接部10以及將固定部件6和透鏡支持件24經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第二激光熔接部11形成為在垂直于外殼27的底板26的方向上的高度大致相同。
另外，通過(guò)分立式透鏡14的光在使其通過(guò)固定裝置裝載部件5上的同時(shí)，還配置有遮蔽返回到激光二極管1側(cè)的光的光隔離器30。將該光隔離器30和固定裝置裝載部件5經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第三激光熔接部12形成為在垂直于外殼27的底板26的方向上的高度與所述第一和第二激光熔接部10，11大致相同。
再有，在本第三實(shí)施例中，所述U字形狀形成于從激光二極管1和分立式透鏡14的光結(jié)合部分直到裝載光隔離器30的一側(cè)的端部之間。
另外，在固定裝置裝載部件5上從側(cè)壁部5b向與激光二極管1的光軸方向垂直的方向上突出形成突出壁部5c，5d，這些突出壁部5c，5d之間插入固定部件6來(lái)構(gòu)成。
圖22表示了圖17中的B-B’線(xiàn)位置上的固定裝置裝載部件5和固定部件6與光隔離器30的位置關(guān)系。如圖22所示，即使模塊向α方向(光軸方向兩端向上改變的方向)彎曲時(shí)，由于突出壁部5d插在固定部件6和光隔離器30之間，也可抑制固定裝置裝載部件5向該α方向的翹曲。
或者，相反，即使模塊向β方向(光軸方向兩端向下改變的方向)彎曲時(shí)，固定部件6在光軸方向的兩側(cè)通過(guò)與突出壁部5c，5d的激光熔接而被固定，通過(guò)光隔離器30與壁部5b的固定，也可抑制β方向的彎曲。
特別是，固定部件6和突出壁部5c，5d由于在與光軸方向垂直的方向上形成的面之間經(jīng)激光熔接，所以對(duì)于α方向、β方向的彎曲，僅施加有拉伸應(yīng)力或壓縮應(yīng)力，而不施加剪切應(yīng)力。因此，可更有效地防止激光熔接點(diǎn)發(fā)生斷裂。從這個(gè)觀點(diǎn)看，圖22中的符號(hào)10’表示的點(diǎn)上也可以是將光隔離器30和突出壁部5d經(jīng)激光熔接所形成的結(jié)構(gòu)。
另外，固定裝置裝載部件5的壁部5b的上面45的高度與激光二極管1的光軸的高度大致相同。因此，所述第一、第二、第三激光熔接部10，11，12的高度的任何一個(gè)都與激光二極管1的光軸的高度大致相同。因此，分立式透鏡14和光隔離器30的光軸以該高度為基準(zhǔn)來(lái)確定位置，可抑制外殼和基部2的翹曲所引起的位置偏離。
從固定裝置裝載部件5和固定部件的激光熔接性的觀點(diǎn)出發(fā)，固定裝置裝載部件5的熱傳導(dǎo)率最好在50W/mK以下。另外，從防止上述翹曲的觀點(diǎn)出發(fā)，固定裝置裝載部件5的楊氏模量最好是15×103kg/mm2以上。再有，由于固定裝置裝載部件5裝載光隔離器，其最好是磁性小的部件(更好是沒(méi)有磁性)，以不損失光隔離器的磁性。
在第三實(shí)施例中，固定裝置裝載部件5由SUS430形成。由于SUS430的熱傳導(dǎo)率為26.4W/mK，楊氏模量為20.4×103kg/mm2，其磁性也很小，因此非常適合于作為固定裝置裝載部件5。
如圖18所示，所述外殼27的側(cè)壁上形成通孔51，在該通孔51上固定外殼封裝用的透光板52。另外，在通孔51上插入固定有固定了第二透鏡53的支持件54，在該支持件54的一端側(cè)(圖中的右側(cè))上固定著金屬箍支持件55。在金屬箍支持件55上固定著金屬箍56，在金屬箍56上插通固定著光纖(單模式光纖)57。
第三實(shí)施例如以上方式構(gòu)成，從激光二極管1發(fā)射的激光與分立式透鏡14進(jìn)行光結(jié)合，通過(guò)分立式透鏡14入射到光隔離器30。之后，光隔離器30的透過(guò)光通過(guò)第二透鏡53被聚光在光纖57的入射側(cè)，通過(guò)光纖57后，以供所用。
根據(jù)第三實(shí)施例，裝載激光二極管1和分立式透鏡14的基部2由激光二極管裝載部件8和固定裝置裝載部件5來(lái)形成。而且，把與激光二極管1的光軸垂直的斷面處的固定裝置裝載部件5的斷面形狀形成為大致U字狀，并固定于激光二極管裝載部件8上，從而通過(guò)固定裝置裝載部件5構(gòu)成基部2的翹曲防止裝置，由該翹曲防止裝置可抑制基部2的翹曲。
另外，根據(jù)第三實(shí)施例，將固定有透鏡支持件24的固定部件6和基部2的固定裝置裝載部件5經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第一激光熔接部10以及將固定部件6和透鏡支持件24經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第二激光熔接部11形成為大致相同高度(形成在同一面上)，因此能夠防止因基部2的翹曲所引起的分立式透鏡14的光軸偏離。
因此，第三實(shí)施例可更進(jìn)一步確實(shí)地抑制激光二極管1和分立式透鏡14的光結(jié)合效率的降低，能夠作為長(zhǎng)期可靠性更高的半導(dǎo)體激光器模塊。
還有，根據(jù)第三實(shí)施例，把光隔離器30配置在基部2的固定裝置裝載部件5上，由于把該光隔離器30經(jīng)激光熔接于固定裝置裝載部件5上所構(gòu)成的第三激光熔接部12的高度與上述第一、第二激光熔接部的高度大致相同，所以也可抑制對(duì)應(yīng)于基部2的翹曲的光隔離器30的偏離。
另外，根據(jù)第三實(shí)施例，固定裝置裝載部件5由SUS430形成，由于SUS430的熱傳導(dǎo)率小，所以激光熔接性良好。還有，因?yàn)镾US430的楊氏模量高，從而可有效發(fā)揮上述翹曲防止效果。此外，由于SUS430的磁性小，因此不會(huì)損失光隔離器30的磁性，可成為制造性和長(zhǎng)期可靠性都優(yōu)良的半導(dǎo)體激光器模塊。
上述第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊中沒(méi)有使用所述第一、第二的各個(gè)實(shí)施例中使用的溫差電偶微型模塊25，基部2直接固定于外殼27的底板26上。通常，把半導(dǎo)體激光器模塊用作海底線(xiàn)纜的光放大器時(shí)，不使用溫差電偶微型模塊的情況較多。由于第三實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊不使用溫差電偶微型模塊，也能得到上述的長(zhǎng)期可靠性，因此作為海底線(xiàn)纜的光學(xué)系統(tǒng)或者地下設(shè)置型的光學(xué)系統(tǒng)用的光放大器中所使用的激勵(lì)光源特別適合。
圖20表示半導(dǎo)體激光器模塊的第四實(shí)施例。該實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊也與上述第三實(shí)施例的情況一樣，通過(guò)分立式透鏡構(gòu)成透鏡部14。該第四實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊經(jīng)溫差電偶微型模塊25把基部2固定于外殼27的底板26這一點(diǎn)是與所述第三實(shí)施例不同的，除此之外的結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施例相同。
該第四實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模塊也具有與上述第三實(shí)施例相同的效果，但是通過(guò)設(shè)置溫差電偶微型模塊25，可進(jìn)一步提高激光二極管1的溫度控制的穩(wěn)定性。
上述第三、第四實(shí)施例中，固定裝置裝載部件5從激光二極管1和分立式透鏡14的光結(jié)合部分直到光隔離器30一側(cè)的端部，把垂直于激光二極管1的光軸的斷面處的斷面形狀形成為大致U字狀，但是如果至少在激光二極管1和分立式透鏡14的光結(jié)合部分，把固定裝置裝載部件5的上述斷面形狀形成為大致U字狀的話(huà)也行。
另外，上述第三、第四實(shí)施例中，基部2具有透鏡裝載部件5和激光二極管裝載部件8的結(jié)構(gòu)，但是基部2也可由具有裝載分立式透鏡14的透鏡裝載部的一個(gè)部件來(lái)形成。
即使在這種情況下，也希望將上述透鏡裝載部和固定部件6經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第一激光熔接部10以及將固定部件6和透鏡支持件24經(jīng)激光熔接所構(gòu)成的第二激光熔接部11形成為在垂直于外殼27的底板26的方向上的高度大致相同。這樣一來(lái)，基部2翹曲時(shí)所產(chǎn)生的分立式透鏡14的位置偏離與現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器模塊相比可變小，可抑制激光二極管1和分立式透鏡14的光結(jié)合效率的降低。
此外，上述第三、第四實(shí)施例把光隔離器30固定形成于固定裝置裝載部件5上，但是，光隔離器30未必限制于固定在固定裝置裝載部件5上，也可省略光隔離器30。
還有，上述第三、第四實(shí)施例中，把分立式透鏡14用作準(zhǔn)直透鏡，但也能夠用作聚光透鏡、也可以不使用第二透鏡53把光結(jié)合于光纖57。
另外，上述第三、第四實(shí)施例中，基部2的固定裝置裝載部件5設(shè)計(jì)成比激光二極管裝載部件8上的光纖裝載側(cè)端部更突出于光纖4的縱向方向，但是如上所述，也可不把基部2的固定裝置裝載部件5設(shè)計(jì)成比激光二極管裝載部件8更突出。不過(guò)，如上述那樣，把基部2的固定裝置裝載部件5設(shè)計(jì)成比激光二極管裝載部件8更突出時(shí)，在該突出區(qū)域中，可不受到激光二極管裝載部件8的翹曲的影響，為了能夠抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低，這種設(shè)計(jì)是所期望的。
此外，在上述第一、第二的實(shí)施例中，基部2設(shè)計(jì)成比溫差電偶微型模塊25上的光纖裝載側(cè)端部更突出于光纖縱向方向，但是基部2也未必如上述那樣比溫差電偶微型模塊25更突出地設(shè)置。另外，在上述第四實(shí)施例中，如圖20所示，基部2的整體是裝載在溫差電偶微型模塊25上而構(gòu)成，但是與第一、第二實(shí)施例的情況同樣，也可以從溫差電偶微型模塊25上把基部2突出出來(lái)而構(gòu)成。
不過(guò)，如上所述把基部2設(shè)置成從溫差電偶微型模塊25突出出來(lái)的話(huà)，在基部2突出于溫差電偶微型模塊25的區(qū)域中基部2可不直接受到溫差電偶微型模塊25的翹曲的影響。因此，例如象第一、第二實(shí)施例那樣，通過(guò)在上述突出區(qū)域中設(shè)置套筒3而由固定部件來(lái)固定，可抑制因溫差電偶微型模塊25的翹曲所帶來(lái)的套筒3的位置偏離，并且能夠抑制激光二極管1和光纖4的光結(jié)合效率的降低。
此外，在上述各實(shí)施例中，激光二極管裝載部件8和外殼27的底板26最好為同一材質(zhì)，使其線(xiàn)膨脹系數(shù)相同，但是如果激光二極管裝載部件8和外殼27的底板26的線(xiàn)膨脹系數(shù)大致相同的話(huà)，也可以是不同的材質(zhì)。另外，激光二極管裝載部件8和外殼27的底板26的線(xiàn)膨脹系數(shù)最好大致相同，但是彼此不同也可以。
還有，翹曲防止裝置的結(jié)構(gòu)并不限制于以上各實(shí)施例，可適當(dāng)設(shè)定。
另外，在上述第一～第四的各個(gè)實(shí)施例中，翹曲防止裝置是把從固定部件裝載部件5的底部16向上側(cè)豎立設(shè)置的壁部15，5b，5e形成在光束的行進(jìn)方向上，但是翹曲防止裝置的結(jié)構(gòu)并不特別限定，而是可以適當(dāng)設(shè)定。例如，也可以把棒狀或者角狀的部件接合固定于基部2的固定部件裝載部件5上來(lái)形成。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模塊，由于在基板上設(shè)置至少防止激光二極管和透鏡部的光結(jié)合部分的基部的翹曲的翹曲防止裝置，所以通過(guò)翹曲防止裝置可至少抑制所述光結(jié)合部分的基部的翹曲。這樣，可抑制伴隨半導(dǎo)體激光器模塊的使用環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致的激光二極管與透鏡部(光纖透鏡、分立式透鏡)的光結(jié)合效率的降低。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體激光器模塊，具有激光二極管；經(jīng)透鏡部接收并傳送該激光二極管發(fā)射的光的光纖；支持所述透鏡部的固定部件；直接或間接裝載該固定部件和所述激光二極管的基部；容納所述激光二極管、所述透鏡部、所述固定部件、所述基部的外殼，在該外殼的底板上直接或經(jīng)溫差電偶微型模塊裝載所述基部，其特征在于在所述基部上的至少所述激光二極管和所述透鏡部的光結(jié)合部的兩側(cè)上形成翹曲防止裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于翹曲防止裝置具有把與所述激光二極管的光軸正交的斷面處的基部的斷面形狀大致形成為U字狀以至少包圍激光二極管和透鏡部的光結(jié)合部分的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于翹曲防止裝置包括在激光二極管和透鏡部之間的光結(jié)合部分的兩側(cè)上形成的壁部。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于透鏡部是在光纖的前端形成的光纖透鏡，在前端上具有該透鏡部的光纖通過(guò)固定部件固定于基部上，翹曲防止裝置至少在光纖的側(cè)部的一側(cè)上沿著光纖的縱向方向的至少一部分設(shè)計(jì)。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于透鏡部是分立式透鏡，該分立式透鏡經(jīng)固定部件裝載固定于基部上。
6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于固定部件設(shè)置多個(gè)，形成為在光纖縱向方向上在設(shè)置間隔的位置處相互支持光纖的形式，翹曲防止裝置設(shè)置在位于最靠近激光二極管的一側(cè)的固定部件的側(cè)部上。
7.如權(quán)利要求1、2、3或6所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于基部的結(jié)構(gòu)具有經(jīng)固定部件裝載透鏡部的固定部件裝載部件、裝載激光二極管的激光二極管裝載部件，通過(guò)一個(gè)整體部件形成所述固定部件裝載部件和翹曲防止裝置。
8.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于基部的結(jié)構(gòu)具有經(jīng)固定部件裝載透鏡部的固定部件裝載部件、裝載激光二極管的激光二極管裝載部件，通過(guò)一個(gè)整體部件形成所述固定部件裝載部件和翹曲防止裝置。
9.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體激光器模塊，其特征在于基部的結(jié)構(gòu)具有經(jīng)固定部件裝載透鏡部的固定部件裝載部件、裝載激光二極管的激光二極管裝載部件，通過(guò)一個(gè)整體部件形成所述固定部件裝載部件和翹曲防止裝置。
全文摘要
一種半導(dǎo)體激光器模塊,其外殼的底板上直接或經(jīng)溫差電偶微型模塊裝載基部。基部上裝載激光二極管和透鏡部。透鏡部通過(guò)固定部件經(jīng)套筒和透鏡支持件等支持?；客ㄟ^(guò)裝載激光二極管和固定部件的裝載部件形成。其固定部件的裝載部件上至少在激光二極管和透鏡部的光結(jié)合區(qū)域的兩側(cè)把翹曲防止裝置的壁部向光束的縱向方向延伸。本發(fā)明不受使用環(huán)境溫度變化的影響,其激光二極管和透鏡部的光結(jié)合效率良好。
文檔編號(hào)G02B6/42GK1326275SQ0111838
公開(kāi)日2001年12月12日 申請(qǐng)日期2001年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月31日
發(fā)明者三代川純, 入江雄一郎, 片山悅治, 關(guān)口薰, 立野清和 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社