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JPH0621577A - Semiconductor laser module - Google Patents

Semiconductor laser module

Info

Publication number
JPH0621577A
JPH0621577A JP5117492A JP5117492A JPH0621577A JP H0621577 A JPH0621577 A JP H0621577A JP 5117492 A JP5117492 A JP 5117492A JP 5117492 A JP5117492 A JP 5117492A JP H0621577 A JPH0621577 A JP H0621577A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
carrier
photodiode
laser module
laser element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5117492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunio Uehara
邦夫 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP5117492A priority Critical patent/JPH0621577A/en
Publication of JPH0621577A publication Critical patent/JPH0621577A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To ensure a monitor current sufficient to APC control, even when the backward light output of a semiconductor laser element is small. CONSTITUTION:A carrier 42 mounting a photodiode element 2 is directly fixed to a carrier 41 mounting a semiconductor laser element 1. Hence the semiconductor laser element 1 is adjusted and fixed to a position where the maximum monitor current flows to the light receiving surface of the photodiode element 2, while observing the position with a TV camera or the like. Thereby the influence of dimensional precision of part members can be evaded.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザ素子を搭載
した半導体レーザモジュールの構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a semiconductor laser module equipped with a semiconductor laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザが光ファイバ通信の光源と
して実用化されてすでに久しい。DIP(dualin
−line package)型モジュールと呼ばれ
る、内部に温度制御用のペルェ素子を内蔵した14ピン
の箱型モジュールや、ペルェ素子を内蔵しない形式の箱
型あるいは同軸型モジュールが、実用化の初期階段から
現在に至るまで広く用いられている。一般的にこれらに
おいては、ファイバ入力光出力を一定に保つよう、半導
体レーサ素子を所謂APC(AutomaticPow
er Control:定出力制御)で駆動する。その
ために、半導体レーザ素子の光ファイバと光学的に結合
された面と反対側の共振器端面からの光出力を、モニタ
用のフォトダイオード素子に結合して、その光電流を制
御用の信号として用いている。
It has been a long time since a semiconductor laser has been put into practical use as a light source for optical fiber communication. DIP (dualin
-Line package) type 14-pin box module with a built-in Pelje element for temperature control, and box or coaxial module without a Pelje element are currently available from the initial stage of commercialization. It is widely used up to. Generally, in these, the semiconductor laser device is so-called APC (Automatic Power) so as to keep the fiber input light output constant.
er Control: constant output control). Therefore, the optical output from the cavity end face opposite to the face optically coupled to the optical fiber of the semiconductor laser device is coupled to the photodiode device for monitoring, and the photocurrent is used as a control signal. I am using.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】初期の半導体レーザ素
子は、結晶剥出しの反射面で構成されるファブリ・ペロ
ー共振器という最も単純な構造であり、従って両端面か
ら同強度の光出力を得られた。しかしその後、高温動作
・高出力化のために、共振器端面に誘電体薄膜を形成し
て、全光出力のうち光ファイバに結合される前方からの
光出力を高めた結果、後方からの光出力が低下した。同
様な事態は、DFBレーザ等の単一軸モードレーザにお
いても発生している。モニタ用のフォトダイオード素子
は、本質的に暗電流成分を持つから、半導体レーザ素子
からの入力光強度が低下して光電流が小さくなると、制
御用信号としてのS/N比が悪化する。この光電流を大
きくするには、フォトダイオード素子の受光面積を拡大
する、半導体レーザ素子とフォトダイオード素子をでき
る限り近接させる等の方法がある。しかしながら前者に
ついては、フォトダイオード素子のコスト要因のみなら
ず、受光面積拡大による応答速度低下によって、実現的
な受光面積は例えば百数十μm程度に制限されてしま
う。一方後者については、実際のモジュール構造におけ
る、各々の素子の組立位置精度によって、限界が設定さ
れる。
The initial semiconductor laser device had the simplest structure of a Fabry-Perot resonator composed of a crystal-exposed reflecting surface, and therefore, an optical output of the same intensity was obtained from both end surfaces. Was given. However, after that, a dielectric thin film was formed on the end face of the resonator for high temperature operation and high output, and as a result of increasing the optical output from the front that is coupled to the optical fiber, the optical output from the rear was increased. The output has decreased. Similar situations occur in single-axis mode lasers such as DFB lasers. Since the photodiode element for monitoring essentially has a dark current component, if the input light intensity from the semiconductor laser element decreases and the photocurrent decreases, the S / N ratio as a control signal deteriorates. In order to increase the photocurrent, there are methods such as increasing the light receiving area of the photodiode element and bringing the semiconductor laser element and the photodiode element as close as possible. However, in the former case, not only the cost factor of the photodiode element but also the response speed decrease due to the expansion of the light receiving area limits the feasible light receiving area to, for example, about a hundred and several tens of μm. On the other hand, for the latter, the limit is set by the assembly position accuracy of each element in the actual module structure.

【0004】図4に、従来の半導体レーザモジュールの
構成例を示す。半導体レーザ素子1とフォトダイオード
素子2はそれぞれ別々のキャリア41,42に搭載さ
れ、共通の基板5に固定される。これは製造上、それぞ
れを個別に選別スクリーニングする必要性からきた設計
である。この図において半導体レーザ素子とフォトダイ
オード素子の最適位置からのX,Y方向へのずれ量が、
ヒートシンク3やキャリア41,42の寸法精度および
半導体レーザ素子1とフォトダイオード素子2のそれぞ
れのキャリアへのマウント精度によって決定される。特
にY方向のずれは、キャリア相互の位置関係を調整する
ことによって修正できない。しかも半導体レーザ素子を
アップサイドダウンでヒートシンク3にマウントする場
合には、ヒートシンク表面での反射干渉により、もとも
とのガウシアンビームが数度ごとの強弱の周期を持つよ
うになるため、少しの位置ずれが大きなモニタ電流低下
となって現われる。
FIG. 4 shows a configuration example of a conventional semiconductor laser module. The semiconductor laser device 1 and the photodiode device 2 are mounted on separate carriers 41 and 42, respectively, and fixed on a common substrate 5. This is a design resulting from the necessity of individually screening each of them in manufacturing. In this figure, the deviation amounts in the X and Y directions from the optimum positions of the semiconductor laser element and the photodiode element are
It is determined by the dimensional accuracy of the heat sink 3 and the carriers 41, 42 and the mounting accuracy of the semiconductor laser device 1 and the photodiode device 2 on the carrier. In particular, the deviation in the Y direction cannot be corrected by adjusting the positional relationship between the carriers. Moreover, when the semiconductor laser element is mounted on the heat sink 3 upside down, the original Gaussian beam has a strong and weak cycle every several degrees due to the reflection interference on the surface of the heat sink. Appears as a large drop in monitor current.

【0005】以上述べた種々の要因により、後方光出力
の小さな半導体レーザ素子を搭載した半導体レーザモジ
ュールにおいては、APC動作のための十分大きなモニ
タ電流がとれないという問題点があった。
Due to the various factors described above, there is a problem that a semiconductor laser module equipped with a semiconductor laser device having a small rear light output cannot obtain a sufficiently large monitor current for APC operation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザモ
ジュールは、少なくとも半導体レーザ素子とフォトダイ
オード素子と光ファイバとを含んで構成され、前記フォ
トダイオード素子を搭載したキャリアが前記半導体レー
ザ素子を搭載したキャリアに直接固定されていることを
特徴とする。
A semiconductor laser module of the present invention comprises at least a semiconductor laser element, a photodiode element, and an optical fiber, and a carrier on which the photodiode element is mounted carries the semiconductor laser element. It is characterized by being directly fixed to the carrier.

【0007】[0007]

【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて説
明する。図1は本発明の一実施例である半導体レーザモ
ジュールの構成部分図である。半導体レーザ素子1がヒ
ートシンク2に融着され、さらにそれがキャリア41に
融着されている。一方フォトダイオード素子2がキャリ
ア42に融着され、そのキャリア42が前記キャリア4
1に融着されている。半導体レーザ素子とフォトダイオ
ード素子とは電気的に絶縁されて使われることが多いた
め、キャリア42のフォトダイオード素子を融着する部
分421にはセラミック素材を使い、それに蝋付けした
金属素材部分422をソルダを用いてキャリア41に融
着する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a partial structural view of a semiconductor laser module which is an embodiment of the present invention. The semiconductor laser device 1 is fused to the heat sink 2 and further fused to the carrier 41. On the other hand, the photodiode element 2 is fused to the carrier 42, and the carrier 42
Fused to 1. Since the semiconductor laser element and the photodiode element are often electrically insulated and used, a ceramic material is used for the portion 421 of the carrier 42 where the photodiode element is fused, and a metal material portion 422 brazed thereto is used. It is fused to the carrier 41 using solder.

【0008】図2は本発明の第2の実施例である半導体
レーザモジュールの構成部分図である。この例ではフォ
トダイオード素子2を融着したセラミック素材のキャリ
ア42に金属被膜を形成しておき、その部分でキャリア
41にソルダ融着を行うため、キャリア42の構造が簡
単になるという利点がある。
FIG. 2 is a partial structural view of a semiconductor laser module according to the second embodiment of the present invention. In this example, a metal coating is formed on the ceramic material carrier 42 to which the photodiode element 2 is fused, and the carrier 41 is solder-fused at that portion, which has the advantage of simplifying the structure of the carrier 42. .

【0009】図3は本発明の第3の実施例である半導体
レーザモジュールの構成部分図である。この例では、セ
ラミック素材421に蝋付けした金属素材部分422
を、レーザ溶接を用いてキャリア41に固定している。
ここで述べているような、ソルダによる融着部分が何箇
所もある場合には、工程ごとにより低い融着温度条件を
設定しなければならず、またその温度制御も一般にかな
り正確に実施する必要がある。例えば図4の場合、半導
体レーザ素子とヒートシンクを融着するソルダはAuS
n共晶(80:20、融点280℃)、フォトダイオー
ド素子をキャリアに融着するソルダはAuSi共晶(融
点370℃)、ヒートシンクをキャリアに融着するソル
ダはAuSn共晶(10:90、融点217℃)、各々
のキャリアを基板に融着するソルダはPbSn共晶(融
点183℃)という構成をとることができ、それぞれの
融着工程においては、それ以前に組み立てた部分を再溶
融しないように、正確に温度制御を行わねばならない。
この実施例のように、キャリア同士の固定にレーザ溶接
を用いる場合は、それらの制限を緩和し、それ以外の部
分に用いるソルダ材の選択の自由度を増すことができる
という利点がある。
FIG. 3 is a partial structural view of a semiconductor laser module according to the third embodiment of the present invention. In this example, the metal material portion 422 brazed to the ceramic material 421
Are fixed to the carrier 41 by laser welding.
If there are several soldered parts such as those mentioned here, lower fusion temperature conditions must be set for each process, and the temperature control must also be performed fairly accurately in general. There is. For example, in the case of FIG. 4, the solder for fusing the semiconductor laser element and the heat sink is AuS.
n eutectic (80:20, melting point 280 ° C.), the solder that fuses the photodiode element to the carrier is AuSi eutectic (melting point 370 ° C.), and the solder that fuses the heat sink to the carrier is AuSn eutectic (10:90, The melting point is 217 ° C.), and the solder for fusing each carrier to the substrate can have a structure of PbSn eutectic (melting point 183 ° C.). In each fusing step, previously assembled parts are not re-melted. Therefore, it is necessary to accurately control the temperature.
When laser welding is used to fix the carriers to each other as in this embodiment, there are advantages that these restrictions can be relaxed and the degree of freedom in selecting the solder material used for other portions can be increased.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上述べた実施例のごとくに構成される
半導体レーザモジュールにおいては、半導体レーザ素子
を搭載したキャリアとフォトダイオード素子を搭載した
キャリアを固定するにあたり、半導体レーザ素子の光フ
ァイバと結合される側から図中のZ軸方向に両者を例え
ばTVカメラで観察しながら、フォトダイオード素子の
受光面に対して、半導体レーザ素子のビーム出射位置を
最適位置にもってきた状態で、双方を固定するのがきわ
めて容易となり、なおかつ前述のY軸方向の調整ができ
なかった不具合も解決される。その結果、後方からの光
出力が小さな半導体レーザ素子を用いて半導体レーザモ
ジュールを構成する場合でも、APC動作を実施するに
充分なモニタ電流を得ることが可能になるという効果が
ある。
In the semiconductor laser module constructed as in the above-mentioned embodiments, when fixing the carrier carrying the semiconductor laser element and the carrier carrying the photodiode element, the semiconductor laser module is coupled with the optical fiber of the semiconductor laser element. While observing the two in the Z-axis direction in the figure from the side that is being viewed, for example, with a TV camera, fix both with the beam emission position of the semiconductor laser device at the optimum position with respect to the light-receiving surface of the photodiode device. It becomes extremely easy to carry out, and the problem that the adjustment in the Y-axis direction cannot be performed is solved. As a result, it is possible to obtain a sufficient monitor current for performing the APC operation even when the semiconductor laser module is configured by using the semiconductor laser device having a small optical output from the rear.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例である半導体レーザモジュール
の構成部分図。
FIG. 1 is a partial configuration diagram of a semiconductor laser module that is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例である半導体レーザモジュール
の構成部分図。
FIG. 2 is a partial configuration diagram of a semiconductor laser module that is an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例である半導体レーザモジュール
の構成部分図。
FIG. 3 is a structural partial view of a semiconductor laser module which is an embodiment of the present invention.

【図4】従来よりある半導体レーザモジュールの構成部
分図である。
FIG. 4 is a partial structural view of a conventional semiconductor laser module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザ素子 2 フォトダイオード素子 3 ヒートシンク 41 キャリア 42 キャリア 5 基板 1 Semiconductor Laser Element 2 Photodiode Element 3 Heat Sink 41 Carrier 42 Carrier 5 Substrate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも半導体レーザ素子とフォトダ
イオード素子と光ファイバとを含んで構成される半導体
レーザモジュールにおいて、前記フォトダイオード素子
を搭載したキャリアが前記半導体レーザ素子を搭載した
キャリアに直接固定されていることを特徴とする半導体
レーザモジュール。
1. A semiconductor laser module including at least a semiconductor laser element, a photodiode element, and an optical fiber, wherein a carrier having the photodiode element mounted thereon is directly fixed to the carrier having the semiconductor laser element mounted thereon. A semiconductor laser module characterized in that
JP5117492A 1992-03-10 1992-03-10 Semiconductor laser module Pending JPH0621577A (en)

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JP5117492A JPH0621577A (en) 1992-03-10 1992-03-10 Semiconductor laser module

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JPH0621577A true JPH0621577A (en) 1994-01-28

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ID=12879473

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020009915A (en) * 2018-07-09 2020-01-16 ウシオオプトセミコンダクター株式会社 Semiconductor light emitting device and method of manufacturing semiconductor light emitting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020009915A (en) * 2018-07-09 2020-01-16 ウシオオプトセミコンダクター株式会社 Semiconductor light emitting device and method of manufacturing semiconductor light emitting device

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990209