JPH0459800B2 - - Google Patents
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- JPH0459800B2 JPH0459800B2 JP56128588A JP12858881A JPH0459800B2 JP H0459800 B2 JPH0459800 B2 JP H0459800B2 JP 56128588 A JP56128588 A JP 56128588A JP 12858881 A JP12858881 A JP 12858881A JP H0459800 B2 JPH0459800 B2 JP H0459800B2
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体レーザと光フアイバを光学
的に結合する半導体レーザ結合器に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor laser coupler that optically couples a semiconductor laser and an optical fiber.
従来のこの種の装置は、第1図のように構成さ
れていた。即ちダブルヘテロ接合21を有する半
導体レーザ1からの出射ビームは第1のレンズ2
によつて平行光束11に変換され、半導体レーザ
パツケージ窓等の光学部品3を経て第2のレンズ
4によつて集光され、光フアイバ5へ結合され
る。半導体レーザ1、第1のレンズ2、第2のレ
ンズ4は結合効率を最大に保つためすべての光軸
を一致させて配設されている。 A conventional device of this type was constructed as shown in FIG. That is, the beam emitted from the semiconductor laser 1 having the double heterojunction 21 passes through the first lens 2.
The light is converted into a parallel light beam 11, passed through an optical component 3 such as a semiconductor laser package window, condensed by a second lens 4, and coupled to an optical fiber 5. The semiconductor laser 1, the first lens 2, and the second lens 4 are arranged so that their optical axes are all aligned in order to maintain maximum coupling efficiency.
さて、ダブルヘテロ接合を有する半導体レーザ
の特性は半導体レーザ活性層近傍への外部からの
光の注入に対しきわめて敏感に変化することは良
く知られている。第1図に示したような従来の半
導体レーザ結合器では、第1のレンズ1と第2の
レンズ2の間に挿入された光学部品3から生じる
フレネル反射等による反射光束12が再び第1の
レンズに入射し、半導体レーザ1の活性層に集光
されるため、半導体レーザ1の特性が不安定に変
化する欠点があつた。なお第1図では平行光束1
1は矢印付の実線でまた反射光束12は矢印付の
破線で示してある。 Now, it is well known that the characteristics of a semiconductor laser having a double heterojunction change extremely sensitively to the injection of external light into the vicinity of the semiconductor laser active layer. In the conventional semiconductor laser coupler as shown in FIG. Since the light enters the lens and is focused on the active layer of the semiconductor laser 1, there is a drawback that the characteristics of the semiconductor laser 1 change unstablely. In Fig. 1, the parallel light beam 1
1 is shown by a solid line with an arrow, and the reflected light beam 12 is shown by a broken line with an arrow.
また、すべての素子、光学部品が同一の光軸上
にあることを示すため共通の光軸00′が一点鎖
線で示されている。 In addition, a common optical axis 00' is indicated by a dashed dotted line to indicate that all elements and optical components are on the same optical axis.
この発明は、この欠点を除去するため、第1の
レンズの光軸を半導体レーザビームの光軸に対し
特定の方向にオフセツトさせたもので、その目的
は第1のレンズの光軸のオフセツト量を最小にし
て結合効率の劣化を最小に抑えながら半導体レー
ザへの反射光の影響を効果的に抑圧するにある。 In order to eliminate this drawback, the present invention offsets the optical axis of the first lens in a specific direction with respect to the optical axis of the semiconductor laser beam.The purpose of this invention is to offset the optical axis of the first lens. The objective is to effectively suppress the influence of reflected light on the semiconductor laser while minimizing the deterioration of the coupling efficiency.
第2図はこの発明の一実施例で、ダブルヘテロ
接合21を有する半導体レーザ1、第1のレンズ
2、第2のレンズ4、第1のレンズ2と第2のレ
ンズ4との間に挿入されたレーザパツケージ窓3
および光フアイバ5から構成され、第1のレンズ
2の光軸AA′は半導体レーザ1のダブルヘテロ接
合面に垂直でかつ半導体レーザ出射ビームの光軸
00′を含む面内(x−z平面)で半導体レーザ
出射ビームの光軸に対し△xだけオフセツトされ
ている。半導体レーザ1よりの出射ビームはオフ
セツトして設置された第1のレンズ2によつて平
行光束11に変換されレーザパツケージ窓3を経
て第2のレンズ4により集光され光フアイバ5へ
伝送される。さて第1のレンズ2はレーザビーム
光軸に対し△xだけオフセツトされているので、
平行光束11第1のレンズ2の光軸に対し鋭角θ
をなす。この結果、第1のレンズ2の光軸に対し
垂直な平面を有するレーザパツケージ窓3に平行
光束は鋭角θで入射する。したがつてレーザパツ
ケージ窓3による反射光束12は入射光束に対し
2θの角をなし、この反射光束12は再び第1のレ
ンズ2に入射し、集光されるがその集光の位置は
半導体レーザ活性層より第1のレンズ2のオフセ
ツト量の2倍即ち2△x離れた位置となる。そて
半導体レーザへの反射光の影響を小さく抑えるに
は、必ずしも反射光をレーザチツプ外にそらせる
必要はなく、上述した反射光束12の集光位置と
半導体レーザ活性層との距離をある程度以上大き
くすることによつて達成されることが後で述べる
実験結果により明確にされた。このことは第1の
レンズ2のオフセツト量△xを大きくすることに
よつて実現されるが一方第1のレンズ2のオフセ
ツト量△xを大きくすれば半導体レーザよりの出
射ビームが第1のレンズ2の端を通る。一般にレ
ンズにおいては画像上で1点に集まるべき光線が
散らばるという収差が存在するため、光束の軸が
レンズ光軸から離れるほどレンズの収差の影響を
強く受け結合効率の低下をまねく。特に、単一モ
ード光フアイバ用の場合には低下は著しい。ま
た、半導体レーザよりの出射ビームは発散光束で
あるので、光束の軸がレンズ光軸から離れるほど
第1のレンズ2をSpillover(あふれ出ること)す
る量が大きくなる。従つて、第1のレンズ2のオ
フセツト量△xを大きくすると結合効率の低下を
まねく。このため最小のオフセツト量△xで最大
の反射光の影響の抑制の効果をあげることが効率
の高いかつ安定した結合器の製作の必要不可欠で
ある。 FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, which includes a semiconductor laser 1 having a double heterojunction 21, a first lens 2, a second lens 4, and a laser diode inserted between the first lens 2 and the second lens 4. Laser package window 3
and an optical fiber 5, and the optical axis AA' of the first lens 2 is perpendicular to the double heterojunction surface of the semiconductor laser 1 and within a plane (x-z plane) that includes the optical axis 00' of the semiconductor laser output beam. It is offset by Δx with respect to the optical axis of the semiconductor laser emitted beam. The beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted into a parallel beam 11 by a first lens 2 installed in an offset manner, passes through a laser package window 3, is focused by a second lens 4, and is transmitted to an optical fiber 5. . Now, since the first lens 2 is offset by Δx from the laser beam optical axis,
Parallel light beam 11 acute angle θ with respect to the optical axis of the first lens 2
to do. As a result, the parallel light beam is incident on the laser package window 3 having a plane perpendicular to the optical axis of the first lens 2 at an acute angle θ. Therefore, the light beam 12 reflected by the laser package window 3 is smaller than the incident light beam.
The reflected light beam 12 enters the first lens 2 again and is condensed, but the position of the convergence is at twice the offset amount of the first lens 2 from the semiconductor laser active layer, that is, 2 The position is △x away. In order to suppress the influence of the reflected light on the semiconductor laser, it is not necessarily necessary to deflect the reflected light to the outside of the laser chip, but rather to increase the distance between the above-mentioned condensing position of the reflected light beam 12 and the semiconductor laser active layer to a certain extent. It was clarified by the experimental results described later that this was achieved by this method. This can be achieved by increasing the offset amount △x of the first lens 2. On the other hand, if the offset amount △x of the first lens 2 is increased, the output beam from the semiconductor laser will be directed to the first lens. Pass through the edge of 2. In general, lenses have an aberration in which light rays that should be focused at one point on an image are scattered, so the farther the axis of the light flux is from the optical axis of the lens, the more the aberration of the lens is affected, leading to a reduction in coupling efficiency. In particular, in the case of single mode optical fiber, the decrease is significant. Furthermore, since the beam emitted from the semiconductor laser is a diverging light beam, the amount of spillover of the first lens 2 increases as the axis of the light beam moves away from the lens optical axis. Therefore, increasing the offset amount Δx of the first lens 2 leads to a decrease in coupling efficiency. Therefore, it is essential to produce a highly efficient and stable coupler to maximize the effect of suppressing the influence of reflected light with the minimum amount of offset Δx.
この発明は、ダブルヘテロ半導体レーザでは、
第1のレンズ2のオフセツトの方向によつて、オ
フセツトによる反射光の影響の抑制効果が大巾に
異なるという実験的に得た知見に基づいてなされ
たもので次にこの実験結果について述べる。 This invention is a double hetero semiconductor laser.
This was done based on the experimental knowledge that the effect of suppressing the influence of reflected light due to the offset varies widely depending on the direction of the offset of the first lens 2. Next, the results of this experiment will be described.
第3図は実験の測定系ブロツク図を示すもの
で、半導体レーザ1よりの出射ビーム11を第1
のレンズ2によつて平行光束に変換しあらかじめ
設置された反射面3によつて反射せしめる。一方
半導体レーザ1よりの後側出射ビーム13を光検
出器7によつて検出し、第1のレンズ2のオフセ
ツト△xによるレーザ後側出力の変化をXYレコ
ーダ8で測定する。反射光のよつて半導体レーザ
1の特性が変化すればレーザ後側出力も変化する
ので、この測定によつて反射光の影響が確認でき
る。第4図はこの測定系による測定結果の一例で
あり、横軸は第1のレンズ2のオフセツト量、縦
軸はレーザ後側出力を示す。なおレーザ後側出力
は反射面3がない場合の同出力で規格化して示し
ている。なお、ここで第1のレンズ2としては単
一モード光フアイバ用の半導体レーザ結合器で一
般的に用いられる直径800μmの球レンズを用い
ている。第4図の実線は第1のレンズのオフセツ
トの方向を半導体レーザのダブルヘテロ接合面に
平行な面内(以下平行面内と呼ぶ)にとつた場合
で第4図の破線はオフセツトの方向を半導体レー
ザのダブルヘテロ接合面に垂直で半導体レーザ出
射ビームの光軸を含む面内(以下垂直面内と呼
ぶ)にとつた場合を示す。いずれもオフセツト量
が0あるいは微小な範囲で、レーザ後側出力がな
い場合に比し異常に増加しており、このことから
この範囲で反射光の影響が顕著であることがわか
る。 Figure 3 shows a block diagram of the measurement system for the experiment, in which the emitted beam 11 from the semiconductor laser 1 is
It is converted into a parallel light beam by a lens 2, and reflected by a reflection surface 3 installed in advance. On the other hand, the rear emitted beam 13 from the semiconductor laser 1 is detected by the photodetector 7, and the change in the laser rear output due to the offset Δx of the first lens 2 is measured by the XY recorder 8. If the characteristics of the semiconductor laser 1 change due to the reflected light, the rear output of the laser will also change, so the influence of the reflected light can be confirmed by this measurement. FIG. 4 shows an example of measurement results obtained by this measurement system, in which the horizontal axis shows the offset amount of the first lens 2, and the vertical axis shows the rear output of the laser. Note that the rear side output of the laser is shown normalized by the same output when the reflective surface 3 is not provided. Here, as the first lens 2, a spherical lens with a diameter of 800 μm, which is commonly used in semiconductor laser couplers for single mode optical fibers, is used. The solid line in Fig. 4 indicates the case where the direction of the offset of the first lens is taken in a plane parallel to the double heterojunction surface of the semiconductor laser (hereinafter referred to as "in the parallel plane"), and the broken line in Fig. 4 indicates the direction of the offset. The case is shown in which the beam is perpendicular to the double heterojunction surface of the semiconductor laser and within a plane (hereinafter referred to as the vertical plane) that includes the optical axis of the semiconductor laser output beam. In all cases, the offset amount is zero or in a very small range, and it is abnormally increased compared to the case where there is no laser rear output, which shows that the influence of reflected light is significant in this range.
さて、この測定結果より第1のレンズの上記平
行面内でのオフセツトによつて反射の影響を抑制
するには50μm以上のオフセツトが必要とされる
のに対し、垂直面内でのオフセツトによつて反射
の影響を抑制するには10μm以上のオフセツトが
あれば良いことが判明する。即ち垂直面内に第1
のレンズをオフセツトすることによつて最小のオ
フセツト量で最大の効果が得られるのである。こ
のようにオフセツトの方向が垂直面内と平行面内
とによつて反射の影響の抑制の効果が異なるの
は、ダブルヘテロ接合半導体レーザの活性領域が
垂直面内では高々0.2〜0.3μmであるのに平行面
内では通常2〜3μmあることに起因していると
推定される。したがつてこの測定結果は、単なる
一例としてではなくダブルヘテロ接合を有する半
導体レーザを用いた場合の一般的特性をあらわし
ていると考えられる。このことからこの発明は、
ダブルヘテロ半導体レーザを用いた半導体レーザ
結合器一般に対して有効なものである。 Now, from this measurement result, an offset of 50 μm or more is required to suppress the influence of reflection due to the offset in the parallel plane of the first lens, whereas an offset in the vertical plane is required. It turns out that an offset of 10 μm or more is sufficient to suppress the influence of reflection. That is, the first
By offsetting the lens, the maximum effect can be obtained with the minimum amount of offset. The reason why the effect of suppressing the influence of reflection differs depending on whether the offset direction is in the vertical plane or in the parallel plane is that the active region of a double heterojunction semiconductor laser is at most 0.2 to 0.3 μm in the vertical plane. This is presumed to be due to the fact that it is usually 2 to 3 μm in parallel planes. Therefore, this measurement result is considered not to be just an example, but to represent general characteristics when a semiconductor laser having a double heterojunction is used. From this, this invention
This is effective for general semiconductor laser couplers using double hetero semiconductor lasers.
なお、以上は反射光の生じる原因としてレーザ
パツケージ窓3を想定したがこの発明は、これに
限らずその他の化学部品が第1のレンズ2と第2
のレンズ4の間に存在する場合や、第1のレンズ
出射端あるいは第2のレンズ入射端自体が反射光
の生じる原因となる原因にも適用できる。 Although the laser package window 3 is assumed to be the cause of reflected light in the above description, the present invention is not limited to this, and other chemical parts may be caused by the first lens 2 and the second lens.
This can also be applied to cases in which the reflected light is present between the lenses 4, or the first lens exit end or the second lens entrance end itself is the cause of reflected light.
以上のようにこの発明に係わる半導体レーザ結
合器では、第1のレンズをその光軸が半導体レー
ザよりの出射ビームの光軸をその面に有する半導
体レーザのダブルヘテロ接合面に交差する面に存
在し、上記半導体レーザの出射ビームの光軸と平
行になるように配置し、光学部品の入射あるいは
出射端面で反射され第1のレンズによつて再び半
導体レーザに戻される反射光の集光位置を上記半
導体レーザのダブルヘテロ接合面に垂直な方向に
変位させたので、光学部品の入射あるいは出射端
面で反射され第1のレンズによつて再び半導体レ
ーザに戻される反射光の集光位置を上記半導体レ
ーザのダブルヘテロ接合面に平行な方向に変位さ
せる場合に比べ、上記第1のレンズの最小のオフ
セツト量(変位量)で、光フアイバへの結合効率
の低下を最小限に抑圧して、上記光学部品の入射
あるいは出射端面よりのフレラネル反射等による
反射光が半導体レーザの特性に及ぼす影響を除去
でき、安定した特性で結合効率が高い半導体レー
ザ結合器を簡単な構成で実現できる効果がある。 As described above, in the semiconductor laser coupler according to the present invention, the first lens is located on a plane whose optical axis intersects the double heterojunction surface of the semiconductor laser, which plane has the optical axis of the output beam from the semiconductor laser. The laser beam is arranged so as to be parallel to the optical axis of the output beam of the semiconductor laser, and the condensing position of the reflected light that is reflected by the input or output end face of the optical component and returned to the semiconductor laser by the first lens is set. Since the semiconductor laser is displaced in a direction perpendicular to the double heterojunction surface, the convergence position of the reflected light reflected from the input or output end face of the optical component and returned to the semiconductor laser by the first lens can be adjusted to Compared to the case where the first lens is displaced in a direction parallel to the double heterojunction surface of the laser, the decrease in the coupling efficiency to the optical fiber can be suppressed to the minimum with the minimum offset amount (displacement amount) of the first lens. It is possible to eliminate the influence of reflected light caused by incidence of optical components or Freranel reflection from the output end face on the characteristics of the semiconductor laser, and it is possible to realize a semiconductor laser coupler with stable characteristics and high coupling efficiency with a simple configuration.
第1図は従来の半導体レーザ結合器の配置を示
す斜視図、第2図はこの発明による半導体レーザ
結合器の配置を示す斜視図、第3図は、この発明
の効果を確認するために行なつた測定の測定系を
示す構成図、第4図はその測定結果を示す図であ
る。
図中1はダブルヘテロ接合を有する半導体レー
ザ、2は第1のレンズ、3は反射の原因となる光
学部品、4は第2のレンズ、5は光フアイバであ
る。なお、図中同一あるいは相当部分には同一符
号を付して示してある。
FIG. 1 is a perspective view showing the arrangement of a conventional semiconductor laser coupler, FIG. 2 is a perspective view showing the arrangement of a semiconductor laser coupler according to the present invention, and FIG. 3 is a perspective view showing the arrangement of a semiconductor laser coupler according to the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the measurement system for the Natsu measurement, and FIG. 4 is a diagram showing the measurement results. In the figure, 1 is a semiconductor laser having a double heterojunction, 2 is a first lens, 3 is an optical component that causes reflection, 4 is a second lens, and 5 is an optical fiber. It should be noted that the same or corresponding parts in the figures are indicated by the same reference numerals.
Claims (1)
の出射ビームを第1のレンズによつてほぼ平行光
束に変換し、それを第2のレンズによつて再び集
光し光フアイバへ入射させる結合レンズ系を有
し、かつ上記第1のレンズと第2のレンズの間に
は光の入射あるいは出射端面が平面である光学部
品が挿入されている半導体レーザ結合器におい
て、 上記半導体レーザよりの出射ビームの光軸をそ
の面に有し、かつ、上記半導体レーザのダブルヘ
テロ接合面に交差する面に上記第1のレンズの光
軸が存在し、上記第1のレンズの光軸が上記半導
体レーザの出射ビームの光軸と平行になるように
上記第1のレンズを配置し、 上記光学部品の入射あるいは出射端面で反射さ
れ、第1のレンズによつて再び上記半導体レーザ
に戻される反射光の集光位置を上記半導体レーザ
側のダブルヘテロ接合面に垂直な方向に変位させ
ることにより、 上記集光位置が上記半導体レーザの活性層をは
ずれた位置としたことを特徴とする半導体レーザ
結合器。[Claims] 1. A beam emitted from a semiconductor laser having a double heterojunction is converted into a substantially parallel beam by a first lens, which is then condensed again by a second lens and enters an optical fiber. In the semiconductor laser coupler, the semiconductor laser coupler has a coupling lens system that allows the laser beam to pass through the semiconductor laser, and an optical component having a flat light input or output end face is inserted between the first lens and the second lens. has the optical axis of the emitted beam on its surface, and the optical axis of the first lens exists on a plane intersecting the double heterojunction surface of the semiconductor laser, and the optical axis of the first lens The first lens is arranged so as to be parallel to the optical axis of the output beam of the semiconductor laser, and the reflection is reflected at the incident or output end face of the optical component and returned to the semiconductor laser by the first lens. A semiconductor laser coupling characterized in that the light condensing position is moved to a position away from the active layer of the semiconductor laser by displacing the light condensing position in a direction perpendicular to the double heterojunction surface on the semiconductor laser side. vessel.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12858881A JPS5830185A (en) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | Semiconductor laser coupling device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12858881A JPS5830185A (en) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | Semiconductor laser coupling device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5830185A JPS5830185A (en) | 1983-02-22 |
| JPH0459800B2 true JPH0459800B2 (en) | 1992-09-24 |
Family
ID=14988461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12858881A Granted JPS5830185A (en) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | Semiconductor laser coupling device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5830185A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7600616B2 (en) * | 2020-10-23 | 2024-12-17 | 住友電気工業株式会社 | Optical Devices |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5916888U (en) * | 1982-07-24 | 1984-02-01 | 東急車輌製造株式会社 | Bottom rail structure for ventilated containers |
-
1981
- 1981-08-17 JP JP12858881A patent/JPS5830185A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5830185A (en) | 1983-02-22 |
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