(57)【要約】【課題】実装が容易で、高価な部品を使用せず、近接したレーザダイオードの光出力を個別にモニタ可能な光学的結合装置を提供する。【解決手段】光学的結合装置は、レーザダイオード１ａ，１ｂが並列に並べられたレーザダイオードアレイ１と、レーザダイオードアレイ１の光出力を個別にモニタするモニタダイオード４とを備え、レーザダイオードアレイ１とモニタダイオード４とを球状レンズ３を介して光学的に結合する。光学的結合装置は、モニタダイオード４が各受光面を上にして配置されると共に、レーザダイオードアレイ１がレーザダイオードアレイ実装台２を介して配置されたサブマウント５を備え、球状レンズ３が、レーザダイオードアレイ１に含まれる２つのレーザダイオード１ａ，１ｂから出射された出射光９ａ，９ｂを、球状レンズ３内で上から下に向けて交差させ、モニタダイオード４の各受光面に照射させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザダイオードが並列に並べられたレーザダイオードアレイと、該レーザダイオードアレイの光出力を個別にモニタするモニタダイオードとを備え、前記レーザダイオードアレイと前記モニタダイオードとを球状レンズを介して光学的に結合する光学的結合装置であって、
前記モニタダイオードが該モニタダイオードの各受光面を上にして配置されると共に、前記レーザダイオードアレイが所定高さの台座部材を介して配置された基板部を備え、
前記球状レンズが、前記レーザダイオードアレイに含まれる２つのレーザダイオードから出射された出射光を、前記球状レンズ内で上から下に向けて交差させ、前記モニタダイオードの各受光面に照射させることを特徴とする光学的結合装置。
【請求項２】
前記光学的結合装置を側面から見たときに、前記球状レンズの光軸は、前記２つのレーザダイオードの光軸の下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の光学的結合装置。
【請求項３】
前記光学的結合装置を上面から見たときに、前記２つのレーザダイオードの光軸間に、前記球状レンズの光軸が位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学的結合装置。
【請求項４】
前記基板部は、前記台座部材、前記モニタダイオードの固定位置がそれぞれマーキングされ、該マーキングされた固定位置に前記台座部材、前記モニタダイオードがそれぞれ固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学的結合装置。
【請求項５】
前記基板部は、十字状の溝が形成され、該溝の交点に前記球状レンズが固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学的結合装置。
【請求項６】
前記球状レンズを一体的に保持するレンズ保持部材を備え、前記基板部は、前記レンズ保持部材の固定位置がマーキングされ、該マーキングされた固定位置に前記レンズ保持部材が固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学的結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザダイオードが狭ピッチで並列に並べられたレーザダイオードアレイと、レーザダイオードアレイの光出力を個別にモニタするモニタダイオードとを光学的に結合するための光学的結合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信で使用されるレーザダイオードには、光出力を一定に保つことが要求される。このため、レーザダイオードの出力光をモニタし、規定範囲になるように、レーザダイオードの注入電流へのフィードバック制御が行われる。この際、レーザダイオードの光出力は、一つずつモニタする必要がある。
【０００３】
光出力のモニタ方法の一例として、レーザダイオードの前方に、プリズム等を介して、主光線の一部の光を、モニタダイオードに折り返して受光する方法がある。この方法では、主光線の一部を利用するため、損失が発生してしまう。このため、モニタダイオードを、レーザダイオードの後方に配置して受光する方法がある。この場合、モニタダイオードは、受光面が出射光に対して垂直になるように立てた状態で実装される。
【０００４】
しかし、２５０μｍあるいは５００μｍ程度の狭ピッチで並列に実装されたレーザダイオードアレイを使用する場合、一般的なレーザダイオードは、開口数（ＮＡ）が０．５〜０．６程度で出射後にビームが広がるため、この方法で受光した場合、隣接するレーザダイオードの光が漏れ、一つずつのモニタが困難となる。
【０００５】
このような問題に対して、例えば、特許文献１に記載されているような光学的結合装置が提案されている。この光学的結合装置は、支持プレート上にレーザダイオードとモニタダイオードが設けられ、これらレーザダイオードとモニタダイオードとの間に溝が形成され、レーザダイオードの背後側の溝に球レンズが設けられている。この球レンズは、レーザダイオードの出射位置が球レンズの中心に来るように実装され、レーザダイオードからのレーザ光を、溝の一端に形成された反射性端部に結像させ、レーザ光を折り返してモニタダイオードで受光する構造になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３１２４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置構造では、φ１５０μｍ、屈折率１．５の極小球レンズを使用していることから、焦点距離が短い上に、実装によるバラツキが大きく、さらには、球レンズの接着も難しいことから、取り扱い難いものになっていた。また、レーザ光を支持プレート上に形成された溝の反射性端部に結像させて折り返すため、支持プレートにおける溝加工精度が要求され、さらに、反射性端部の斜面に、ミラーとしての金属を気相成膜で均厚成膜するために、支持プレートの製造コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、実装が容易で、高価な部品を使用せず、近接したレーザダイオードの光出力を個別にモニタ可能な光学的結合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による光学的結合装置は、複数のレーザダイオードが並列に並べられたレーザダイオードアレイと、レーザダイオードアレイの光出力を個別にモニタするモニタダイオードとを備え、レーザダイオードアレイとモニタダイオードとを球状レンズを介して光学的に結合する光学的結合装置であって、モニタダイオードがモニタダイオードの各受光面を上にして配置されると共に、レーザダイオードアレイが所定高さの台座部材を介して配置された基板部を備え、球状レンズが、レーザダイオードアレイに含まれる２つのレーザダイオードから出射された出射光を、球状レンズ内で上から下に向けて交差させ、モニタダイオードの各受光面に照射させる。
【００１０】
また、光学的結合装置を側面から見たときに、球状レンズの光軸は、２つのレーザダイオードの光軸の下方に位置する。
また、光学的結合装置を上面から見たときに、２つのレーザダイオードの光軸間に、球状レンズの光軸が位置する。
また、基板部は、台座部材、モニタダイオードの固定位置がそれぞれマーキングされ、マーキングされた固定位置に台座部材、モニタダイオードがそれぞれ固定されている。
また、基板部は、十字状の溝が形成され、溝の交点に球状レンズが固定されている。
また、球状レンズを一体的に保持するレンズ保持部材を備え、基板部は、レンズ保持部材の固定位置がマーキングされ、マーキングされた固定位置にレンズ保持部材が固定されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、２つのレーザダイオードに対して１つの球状レンズで対応させるようにしたため、球状レンズの数を少なくでき、また、従来構成と比較して、高価で特別な球状レンズを必要としないため、部品コストを抑え、作業性の向上を図ることができ、また、個々の部品に対して複雑な加工を施す必要がないため、製造コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学的結合装置の一例を示す図である。
【図２】図１の光学的結合装置を側面から見たときの図である。
【図３】図１の光学的結合装置を上面から見たときの図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光学的結合装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学的結合装置の一例を示す図である。図中、１はレーザダイオードアレイ、２はレーザダイオードアレイ実装台、３は球状レンズ、４はモニタダイオード、５はサブマウント、６は実装位置マーキング付き電極配線、７は十字状溝、８は金属メッキ面を示す。本例では、球状レンズ３、モニタダイオード４がレーザダイオードアレイ１の背後に配置され、レーザダイオードアレイ１からの背面光をモニタするように構成されている。
【００１４】
レーザダイオードアレイ１は、半導体発光素子であるレーザダイオードが狭ピッチで並列に並べられたもので、モノリシックに一括成長したもの、あるいは、個別のチップを並行に実装したものであってもよい。レーザダイオードアレイ実装台２は、本発明の台座部材に相当し、レーザダイオードアレイ１をモニタダイオード４よりも高い位置に配置するための部材である。このレーザダイオードアレイ実装台２は、熱伝導性の良い材質で構成され、レーザダイオードアレイ１を実装する面には図示しない配線が施されている。
【００１５】
球状レンズ３は、ガラスあるいは樹脂で形成された一般的な球状のレンズである。モニタダイオード４は、レーサダイオードアレイ１から出射される背面光を受光するための受光径の広い半導体受光素子（ＰＤ：フォトダイオード）で構成され、レーザダイオードアレイ１の光出力を個別にモニタする。これらのレーザダイオードアレイ１とモニタダイオード４とは球状レンズ３を介して光学的に結合される。
【００１６】
サブマウント５は、本発明の基板部に相当し、モニタダイオード４がモニタダイオード４の各受光面を上にして配置されると共に、レーザダイオードアレイ１がレーザダイオードアレイ実装台２を介して配置される。また、サブマウント５は、レーザダイオードアレイ実装台２、モニタダイオード４の固定位置（実装位置ともいう）がそれぞれマーキングされ、マーキングされた固定位置にレーザダイオードアレイ実装台２、モニタダイオード４がそれぞれ固定される。
【００１７】
すなわち、実装位置マーキング付き電極配線６には、モニタダイオード４を接続するための電極配線が形成されているが、この電極配線上にモニタダイオード４の実装位置を示すマーキングが施されている。また、金属メッキ面８は、レーザダイオードアレイ実装台２を取り付ける位置を示すマーキングであり、この金属メッキ面８にレーザダイオードアレイ実装台２が固定される。また、本実施形態のサブマウント５には、例えば、十字状の溝７が形成され、この溝７の交点に球状レンズ３が固定される。
【００１８】
上記において、レーザダイオードアレイ実装台２、モニタダイオード４はそれぞれマーキングされた実装位置に半田付けで固定される。また、レーザダイオードアレイ実装台２には、レーザダイオードアレイ１が半田付けで固定される。また、十字状溝７の交点には球状レンズ３が接着剤等で固定される。このように、サブマウント５上には各部品の実装位置がマーキングされているため、部品の実装を間違えることなく、簡単に行うことができる。
【００１９】
図２は、図１の光学的結合装置を側面から見たときの図である。また、図３は、図１の光学的結合装置を上面から見たときの図である。図中、１ａ，１ｂはレーザダイオードアレイ１に含まれる２つのレーザダイオード、９ａはレーザダイオード１ａからの出射光、９ｂはレーザダイオード１ｂからの出射光を示す。このように、レーザダイオードアレイ１とモニタダイオード４との間に配置された球状レンズ３が、レーザダイオードアレイ１に含まれる２つのレーザダイオード１ａ，１ｂから出射された出射光９ａ，９ｂを、球状レンズ３内で上から下に向けて交差させ、モニタダイオード４の各受光面に照射させるように構成される。
【００２０】
図２において、装置の側面から見たときに、球状レンズ３の光軸Ｏ３は、２つのレーザダイオード１ａ，１ｂの光軸Ｏ１ａ、Ｏ１ｂの下方に位置するように構成される。これは、球状レンズ３の直径と、レーザダイオードアレイ実装台２の高さとの関係で調整することができる。また、図３に示すように、装置の上面から見たときに、レーザダイオード１ａの光軸Ｏ１ａと、レーザダイオード１ｂの光軸Ｏ１ｂとの間に、球状レンズ３の光軸Ｏ３が位置するように構成される。図３の例では、球状レンズ３の光軸Ｏ３とレーザダイオード１ａの光軸Ｏ１ａとの距離と、球状レンズ３の光軸Ｏ３とレーザダイオード１ｂの光軸Ｏ１ｂとの距離が等しくなるように配置されている。
【００２１】
このような構造にすることで、レーザダイオード１ａ，１ｂから出射された出射光９ａ，９ｂは、図２，３で示すように、球状レンズ３内で上から下に向けて交差する軌跡をとり、出射光９ａ，９ｂをサブマウント５上に設けられたモニタダイオード４の各受光面に照射させることができる。
【００２２】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る光学的結合装置の一例を示す図である。図中、１０はレンズブロック、１１は金属メッキ面を示す。上述の第１の実施形態と異なる点は、十字状溝７の代わりに、レンズブロック１０が設けられている点である。このレンズブロック１０は、本発明のレンズ保持部材に相当し、球状レンズ３を一体的に保持するための部材である。具体的には、球状レンズ３がＳＵＳ等の保持部材に低融点ガラス等により固定される。
【００２３】
サブマウント５は、レンズブロック１０の実装位置がマーキングされ、マーキングされた実装位置にレンズブロック１０が固定されている。図４の金属メッキ面１１は、レンズブロック１０を取り付ける位置を示すマーキングであり、この金属メッキ面１１にレンズブロック１０が固定される。なお、レンズブロック１０のサブマウント５への固定は、温度変化による変位に対して接着剤以上に強固である半田固定あるいはＹＡＧ溶接固定を行うことが望ましい。
【００２４】
図４の構造においても、前述の図１〜図３に示した構造と同様に、レーザダイオード１ａ，１ｂから出射された出射光９ａ，９ｂは、球状レンズ３内で上から下に向けて交差する軌跡をとり、出射光９ａ，９ｂをサブマウント５上に設けられたモニタダイオード４の各受光面に照射させることができる。
【００２５】
このように本発明によれば、２つのレーザダイオードに対して１つの球状レンズで対応させるようにしたため、球状レンズの数を少なくでき、また、従来構成と比較して、高価で特別な球状レンズを必要としないため、部品コストを抑え、作業性の向上を図ることができ、また、個々の部品に対して複雑な加工を施す必要がないため、製造コストを低減することが可能となる。また、サブマウント上に各部品の実装位置がマーキングされているため、各部品の実装を間違いなく簡単に行うことができる。
【符号の説明】
【００２６】
１…レーザダイオードアレイ、１ａ，１ｂ…レーザダイオード、２…レーザダイオードアレイ実装台、３…球状レンズ、４…モニタダイオード、５…サブマウント、６…実装位置マーキング付き電極配線、７…十字状溝、８，１１…金属メッキ面、９ａ，９ｂ…出射光、１０…レンズブロック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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