(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率ｎ1 のコアの端面が角度φで斜めカットされた光ファイバに対し、半導体レーザから出射されたレーザ光を焦点距離ｆの結合レンズにより入射させる半導体レーザモジュールであって、
前記コアの端面に入射したレーザ光が該コアの光軸方向に進むように、スネルの法則に基づいて結合レンズからの出射光の光軸と光ファイバの光軸との成す角度θ2 を
θ2 ＝sin~1（ｎ1sinφ）−φ
としたとき、
０．６ｆsin θ2 ＜ｒ1 ＜ｆsin θ2
になるように半導体レーザの出射点を光ファイバの光軸から距離ｒ1 だけ離れた位置に配置したことを特徴とする半導体レーザモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザから出射されたレーザ光を光ファイバのコアの端面に入射させるための半導体レーザモジュールに係り、特に、戻り光を防止するために光ファイバのコアの端面が斜めにカットされている半導体レーザモジュールにおける半導体レーザと光ファイバの結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の半導体レーザモジュールでは、図１に示すように半導体レーザ１から出射されたレーザ光が結合レンズ２により集光されて光ファイバ３のコア４の端面に入射するように構成されている。また、コア４の端面は、端面で反射されたレーザ光が半導体レーザ１に戻ることを防止するために斜めにカットされている。
【０００３】
従来、この種の結合構造としては例えば特公平４−６６３２４号公報に示すように、光ファイバ３の光軸に対して垂直な面から角度φで斜めにカットされたコア４の端面５に入射したレーザ光がコア４の光軸方向に進むように、スネルの法則に基づいて結合レンズ２からの出射光の光軸６と光ファイバ３の光軸７との成す角度θ2 が
θ2 ＝sin~1（ｎ1sinφ）−φ    ……（１）
ただし、ｎ1 ：コア４の屈折率
になるように、半導体レーザ１の出射点の位置を結合レンズ２の光軸から距離ｒ1 だけずらした構造が知られている。なお、上記式（１）によれば、結合レンズ２の焦点距離をｆとすると、距離ｒ1 は
ｒ1 ＝ｆsin θ2             ……（２）
となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、光源の光軸位置をレンズの光軸からずらすと、図２に示すようにずれ量ｒ1 に略比例して収差が大きくなる。しかしながら、前述した従来例では、単に式（１），（２）に示すスネルの法則のみを考慮し、この収差を考慮していないので、結合効率が悪いという問題がある。また、半導体レーザ１のずれ量ｒ1 の位置からの±方向の取り付け誤差による結合効率も非対称となるので、バラツキが大きくなるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体レーザと光ファイバの結合効率を向上させることができ、また、半導体レーザの取り付け誤差による結合効率のバラツキを減少することができる半導体レーザモジュールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体レーザの光軸位置をレンズの光軸からずらすと、ずれ量に応じて収差が大きくなって結合効率が悪化することを考慮し、スネルの法則から得られるずれ量より短い距離に半導体レーザを配置することとする。具体的には、結合レンズからの出射光の光軸と光ファイバの光軸との成す角度θ2 を
θ2 ＝sin~1（ｎ1sinφ）−φ
としたとき、
０．６ｆsin θ2 ＜ｒ1 ＜ｆsin θ2
になるように半導体レーザの出射点を光ファイバの光軸から距離ｒ1 だけ離れた位置に配置することとする。このように構成すると、半導体レーザと光ファイバの結合効率を向上させることができ、また、半導体レーザの±方向の取り付け誤差による結合効率も対称となるので、半導体レーザの取り付け誤差による結合効率のバラツキを減少することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体レーザモジュールでは、屈折率ｎ1 のコアの端面が角度φで斜めカットされた光ファイバに対し、半導体レーザから出射されたレーザ光を焦点距離ｆの結合レンズにより入射させる半導体レーザモジュールにおいて、コアの端面に入射したレーザ光がコアの光軸方向に進むように、スネルの法則に基づいて結合レンズからの出射光の光軸と光ファイバの光軸との成す角度θ2 を
θ2 ＝sin~1（ｎ1sinφ）−φ
としたとき、
０．６ｆsin θ2 ＜ｒ1 ＜ｆsin θ2
になるように半導体レーザの出射点を光ファイバの光軸から距離ｒ1 だけ離れた位置に配置した。
【０００８】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると、図１は半導体レーザモジュールの構成図、図２は図１の半導体レーザの軸ずれと収差の関係を示す説明図、図３は図１の半導体レーザモジュールと従来例との効率悪化特性を比較した説明図である。
【０００９】
図１に示すように、光ファイバ３のコア４の端面５は、光ファイバ３の光軸７に対して垂直な面から角度φで斜めにカットされている。そして、光ファイバ３（及び結合レンズ２）の光軸７から距離ｒ1 だけずれて配置された半導体レーザ１から出射・発散されたレーザ（ＬＤ）光は、焦点距離ｆの結合レンズ２により集光され、光ファイバ３のコア４の端面５に入射する。
【００１０】
図２は倍率が５倍、入射ＮＡ（開口率）が０．５５、ｆ＝１．３７ｍｍの結合レンズ２に対し、半導体レーザ１から発散角の半値全幅が３０×３０度、波長λ＝１３１０のＬＤ光が入射した場合の距離ｒ1 （μｍ）に応じた収差（λ／ＲＭＳ）を示し、距離ｒ1 が大きくなると収差も略比例して大きくなる。ここで、前述した式（１），（２）に対してφ＝８度、ｎ1 ＝１．４６５を代入すると
ｒ1 ＝９０μｍ
となるので、図２からこの場合の収差は０．０７（λ／ＲＭＳ）程度となる。
【００１１】
図３に示す曲線▲１▼は、従来例における距離ｒ1 に対する効率悪化を示し、これが正しいとすると、ｒ1 ＝９０μｍの場合に効率悪化が０（ｄＢ）となり、この位置から半導体レーザ１が±方向にずれると効率悪化も対称となる。しかしながら、実際には曲線▲２▼に示すように距離ｒ1 が大きくなると収差も大きくなるので、この収差による効率悪化分を曲線▲１▼に加算すると、曲線▲１▼＋▲２▼に示すように距離ｒ1 の最適値は９０μｍより小さくなり、ｒ1 ≒７２μｍの場合に効率が最も高くなる。なお、同図の曲線▲３▼は効率悪化の実測値を示し、曲線▲１▼＋▲２▼は実測値（曲線▲３▼）と略一致する。
【００１２】
したがって、図３から明らかなように、光ファイバ３の光軸に対して垂直な面から角度φで斜めカットされたコア４の端面５に対して、レーザ光が最も高い結合率で入射する構造は、
θ2 ＝sin~1（ｎ1sinφ）−φ    ……（１）
としたとき、
０．６ｆsin θ2 ＜ｒ1 ＜ｆsin θ2 ……（３）
の距離ｒ1 に半導体レーザ１の出射点を配置した構造となる。
【００１３】
ここで、図３に示すように、従来例によれば、半導体レーザ１の位置がｒ1 ＝９０μｍより短くなると収差により結合効率が良くなるが、ｒ1 ＝９０μｍより長くなると結合効率が非常に悪化して非対称であることがわかる。これに対し、本実施例によれば、半導体レーザ１の位置がｒ1 ≒７２μｍから±方向にずれると結合効率が対称に悪化するので、取り付け誤差によるバラツキを最小限に抑えることがわかる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００１５】
屈折率ｎ1 のコアの端面が角度φで斜めカットされた光ファイバに対し、半導体レーザから出射されたレーザ光を焦点距離ｆの結合レンズにより入射させる半導体レーザモジュールにおいて、コアの端面に入射したレーザ光がコアの光軸方向に進むように、スネルの法則に基づいて結合レンズからの出射光の光軸と光ファイバの光軸との成す角度θ2 を
θ2 ＝sin~1（ｎ1sinφ）−φ
としたとき、
０．６ｆsin θ2 ＜ｒ1 ＜ｆsin θ2
になるように半導体レーザの出射点を光ファイバの光軸から距離ｒ1 だけ離れた位置に配置すると、半導体レーザと光ファイバの結合効率を向上させることができ、また、半導体レーザの±方向の取り付け誤差による結合効率も対称となるので、半導体レーザの取り付け誤差による結合効率のバラツキを減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る半導体レーザモジュールの構成図である。
【図２】図１の半導体レーザの軸ずれと収差の関係を示す説明図である。
【図３】図１の半導体レーザモジュールと従来例との効率悪化特性を比較した説明図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ
２  結合レンズ
３  光ファイバ
４  コア
５  端面
【図１】
0003854359.tif 000002
【図２】
0003854359.tif 000003
【図３】
0003854359.tif 000004