(57)【要約】【課題】レーザ素子と光ファイバの光結合において高い結合効率が得られ、レーザ素子との衝突を避けて安全に光結合させることができる光結合用モジュールを提供する。【解決手段】レーザ素子１からの光を受光し、光ファイバ３に導く光結合用モジュール１０であって、前記光ファイバの端部に接続されており、光を前記光ファイバに導く光アイソレータ４と、前記レーザ素子に対してほぼ焦点距離の間隔を空けて配置されており、前記レーザ素子からの光を受光し、前記光アイソレータを介して前記光ファイバに受光した光を導く光学レンズ５と、前記光学レンズを囲んで配置されており、前記光学レンズの周囲から光軸方向で外方向に突出する保護部８を有するレンズ保護リング６と、前記レンズ保護リングと前記光アイソレータとの間の間隙に挿入されているスペーサ７とを備える。【選択図】        図１
2004354432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子からの光を受光し、光ファイバに導く光結合用モジュールであって、
前記光ファイバの端部に接続されており、光を前記光ファイバに導く光アイソレータと、
前記レーザ素子に対してほぼ焦点距離の間隔を空けて配置されており、前記レーザ素子からの光を受光し、前記光アイソレータを介して前記光ファイバに受光した光を導く光学レンズと、
前記光学レンズを囲んで配置されており、前記光学レンズの周囲から光軸方向で外方向に突出する保護部を有するレンズ保護リングと、
前記レンズ保護リングと前記光アイソレータとの間の間隙に挿入されているスペーサと
を備えることを特徴とする光結合用モジュール。
【請求項２】
前記光学レンズとして、焦点距離とレンズの半径との比率がほぼ同じ光学レンズを用いることを特徴とする請求項１に記載の光結合用モジュール。
【請求項３】
前記レンズ保護リングは、前記レーザ素子との相対距離を固定する間隔固定部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光結合用モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ素子と光ファイバとを光結合するために用いられる光結合用モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザダイオード素子から出射する光を利用したり、その特性を測定するには、そのレーザダイオード素子を光ファイバに光学的に結合してレーザダイオード素子からの光を照射先や、測定系に導く必要がある。従来は先球ファイバやインライン型光アイソレータ等を使用して、レーザダイオード素子を光ファイバとの光結合を行っていた。例えば、レーザダイオード素子と先球ファイバとの光結合では、レーザダイオード素子と先球ファイバとの結合効率が最大となる一に位置合せし、固定されていた。このため先球ファイバとレーザダイオード素子とは非常に近接して配置される場合があった。
【０００３】
従来の半導体発光装置では、レーザダイオード１から結合用球レンズ３と光アイソレータ１９とを通って、結合用集束型ロッドレンズ１３で集光し、光ファイバ１０に導かれる（例えば、特許文献１参照。）。この場合にも、レーザダイオード１に近接して球レンズ３がむきだしのまま配置されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１８１０４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
光ファイバの先端を球状に加工した先球ファイバを用いてレーザ素子との光結合を行う場合、高い結合効率を得ようとするとレーザ素子と先球ファイバの先端の球状部分とをかなり接近させる必要があり、接触して互いに損傷する場合があった。また、上記特許文献１に記載の半導体発光装置の場合にも結合用球レンズがむきだしで用いられており、位置調整時にレーザ素子と近接しすぎて互いに損傷するおそれがある。
【０００６】
さらに、先球ファイバは、光ファイバの先端に形成されたレンズ部分を有しており交換できないので、その焦点距離を調整する自由度が少なく、長い焦点距離をとることは困難であった。そのため、レーザ素子とレンズ部分との間隔を長くとると結合効率が悪くなる場合があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、レーザ素子と光ファイバの光結合において高い結合効率が得られると共に、レーザ素子との衝突を避けて安全に光結合させることができる光結合用モジュールを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光結合用モジュールは、レーザ素子からの光を受光し、光ファイバに導く光結合用モジュールであって、
前記光ファイバの端部に接続されており、光を前記光ファイバに導く光アイソレータと、
前記レーザ素子に対してほぼ焦点距離の間隔を空けて配置されており、前記レーザ素子からの光を受光し、前記光アイソレータを介して前記光ファイバに受光した光を導く光学レンズと、
前記光学レンズを囲んで配置されており、前記光学レンズの周囲から光軸方向で外方向に突出する保護部を有するレンズ保護リングと、
前記レンズ保護リングと前記光アイソレータとの間の間隙に挿入されているスペーサと
を備えることを特徴とする。
【０００９】
なお、光学レンズとして、焦点距離とレンズの半径との比率がほぼ同じ光学レンズを用いてもよい。さらに、レンズ保護リングは、レーザ素子との相対距離を固定する間隔固定部材をさらに備えていてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る光結合用モジュールについて、添付図面を用いて説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には、同一の符号を付している。
【００１１】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る光結合用モジュールについて、図１及び図２を用いて説明する。図１は、この光結合用モジュールの構成を示す概略図である。図２は、光結合用モジュールの組立ての一工程を示す概略図である。レーザ素子１はベース２上に配置されている。この光結合用モジュール１０は、光ファイバ３と接続されている光アイソレータ４と、該レーザ素子１からの光を受光して光アイソレータ４に導く光学レンズ５とを備えている。この光学レンズ５は、レーザ素子１から焦点距離ｄ１の間隔を空けて配置されている。また、この光結合用モジュールは、該光学レンズの周囲を環状に囲んで保護しているレンズ保護リング６と、該レンズ保護リング６と光アイソレータ４との間を所定間隔だけ空けて互いに保持するスペーサ７とを備えている。この光結合用モジュール１０では、レンズ保護リング６は、光学レンズ５よりも光軸方向で外方向に突出した突出部８を有しており、換言すれば、レンズ保護リング６の面よりも光学レンズ５が光軸方向で内側に配置されている。そのため、レーザ素子１と光学レンズ５との間隔を調整した際に互いに近接した場合にも、レンズ保護リング６がレーザ素子１のベース２とが接触して、レーザ素子１と光学レンズ５との衝突を防ぐことができる。これによって、レーザ素子１と光ファイバ３との光結合を構成する際、光結合用モジュール１０の光学レンズ５とレーザ素子１とが近接しすぎて損傷することを防止できる。
【００１２】
なお、この光結合用モジュール１０において、光学レンズ５の焦点距離に応じた間隔固定部材を光学レンズ５とレーザ素子１との間に備えていてもよい。この間隔固定部材によって、光学レンズ５とレーザ素子１との間隔を一定に保つことができる。
【００１３】
図２に示すように、この光結合用モジュール１０は、光学レンズ５、スペーサ７、光アイソレータ４、光ファイバ３の互いの光軸を合せてＹＡＧレーザによる溶接によって固定される。
【００１４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る光結合用モジュールについて、図３を用いて説明する。図３は、この光結合用モジュール１０ａの構成を示す概略図である。この光結合用モジュール１０ａは、実施の形態１に係る光結合用モジュールと比較すると、光学レンズ５ａは、焦点距離ｄ２が長い大口径レンズである点で、実施の形態１の光学レンズと相違する。この光結合用モジュール１０ａでは、異なる焦点距離の光学レンズ５ａに交換することによって、レーザ素子１と光学レンズ５ａとの間隔を調節できる。この場合、焦点距離を長くとる場合には、結合効率が落ちないように大口径レンズを用いることによって、レーザ素子から出射後に広がったレーザ光を効率よく集光できる。この場合、光学レンズ５ａには、焦点距離とレンズの半径との比がほぼ一定の光学レンズを用いてもよい。すなわち、焦点距離が短い場合にはレーザ素子１に近いので、小さい口径の光学レンズを用い、焦点距離が長い場合には上記のように大口径の光学レンズを用いる。これによってほぼ同じ広がりの光を受光できる。また、集光した光を光アイソレータ４に導く際、光アイソレータ４の偏向ビームスプリッタに集中して集光させるため、光学レンズ５ａの焦点距離ｄ２に応じた長さのスペーサ７を、光学レンズ５ａと光アイソレータ４との間に挿入する。これによって、長い焦点距離の光学レンズを用いた場合にも高い結合効率を保つことができる。
【００１５】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る光結合用モジュールの製造方法について、図４を用いて説明する。この光結合用モジュールの製造方法は、以下の各工程で構成されている。
（ａ）レンズ保護リング６で光学レンズ５の周囲を囲む。
（ｂ）光学レンズ５を組み込んだレンズ保護リングとスペーサとをＹＡＧレーザで溶接する
（ｃ）レーザ光９が上方に向って照射されるようにレーザ素子１を素子固定治具１３に固定する。
（ｄ）光学レンス５を組み込んだレンズ保護リング６と溶接されたスペーサ７を固定アーム１２ａで固定する。この固定アーム１２ａはＸＹＺ方向調整ステージ１４ａに固定されている。
（ｅ）光ファイバ３に接続された光アイソレータ４を固定アーム１２ｂに固定する。
（ｆ）光ファイバ３の光アイソレータ４に接続された端部とは反対方向の端部をパワーメータ１５に接続し、レーザ素子１から光結合用モジュール１０を介して得られる光出力をモニタする。
（ｇ）溶接用のＹＡＧレーザのレンズ１１ａ、１１ｂを、スペーサ７とアイソレータ４との接合部分に焦点を合せて、それぞれ斜め上方に配置する。
（ｈ）電流源１６からバイアス配線１７を通してレーザ素子１に電流供給し、レーザ素子１を一定パワーで光らせる。
【００１６】
（ｉ）ＸＹＺ方向調整ステージ１４ａを調整して固定アーム１４ａを介してスペーサ７の配置をＸＹＺ方向で調整すると共に、ＸＹＺ方向調整ステージ１４ｂを調整して固定アーム１２ｂを介して光アイソレータ４の配置をＸＹＺ方向で調整する。
（ｊ）パワーメータ１５で光ファイバ３からの光出力が最大となるように、スペーサ７と光アイソレータ４との位置を調整する。これによって結合効率を最大にすることができる。また、スペーサ７と光アイソレータ４との隙間がないようにＺ方向の位置を調整する。これによってスペーサ７と光アイソレータ４との間の十分な溶接強度を確保できる。
（ｋ）スペーサ７と光アイソレータ４との接合部分にＹＡＧレーザのレンズ１１ａ、１１ｂからレーザを照射してスペーサ７と光アイソレータ４とを溶接する。以上の各工程によって高い結合効率を有する光結合用モジュールが得られる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る光結合用モジュールによれば、レンズ保護リングは、光学レンズよりも光軸方向で外方向に突出した保護部を有している。そのため、レーザ素子と光学レンズとの間隔を調整した際に互いに近接した場合にも、レンズ保護リングがレーザ素子のベースとが接触して、レーザ素子と光学レンズとの衝突を防ぐことができる。これによって、レーザ素子と光ファイバとの光結合を構成する際、光結合用モジュールの光学レンズとレーザ素子とが近接しすぎて損傷することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光結合用モジュールの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光結合用モジュールを組み立てる一工程を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る光結合用モジュールの構成を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る光結合用モジュールを組み立てる一工程を示す概略図である。
【符号の説明】
ｄ１、ｄ２  焦点距離
１  レーザ素子
２  ベース
３  光ファイバ
４  光アイソレータ
５、５ａ  光学レンズ
６  レンズ保護用リング
７  スペーサ
８  保護部
９  レーザ光
１０、１０ａ  光結合用モジュール
１１ａ、１１ｂ  ＹＡＧレーザ溶接用レンズ
１２ａ、１２ｂ  固定アーム
１３  レーザ素子固定治具
１４ａ、１４ｂ  ＸＹＺ方向調整ステージ
１５  パワーメータ
１６  電流源
１７  バイアス配線
【図１】
2004354432.tif 000003
【図２】
2004354432.tif 000004
【図３】
2004354432.tif 000005
【図４】
2004354432.tif 000006