專利名稱：穩(wěn)定光輸出的激光二極管模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光二極管模塊，具體而言，是涉及在光輸出穩(wěn)定用光纖通信中使用的激光二極管模塊的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
在光通信系統(tǒng)的光信號傳送中，使用發(fā)送光信號用的發(fā)送器和接收光信號的接收機。在該發(fā)送器中，通常由于光信號的傳送距離或接收機的接收能力等的制約，較多地要求符合該系統(tǒng)的規(guī)定的光輸出。但是，在用于激光二極管模塊的激光二極管中，根據(jù)數(shù)據(jù)通信規(guī)格或模擬通信規(guī)格上的特性，分別存在最佳的偏置電流值，在由該偏置電流值來驅(qū)動激光二極管時的光輸出中也存在個體差異。因此，當(dāng)制造激光二極管模塊時，有必要分別調(diào)整從激光二極管到光纖的結(jié)合效率，以使由最佳偏置電流值驅(qū)動時的光輸出變?yōu)橛缮鲜鱿到y(tǒng)制約的規(guī)定光輸出。
圖6表示已有的被廣泛使用的激光二極管模塊的構(gòu)成，圖6(a)為剖面圖，圖6(b)為構(gòu)成該激光二極管模塊的光學(xué)系統(tǒng)的部件配置斜視圖。圖中，1為激光二極管，2為設(shè)置在從激光二極管1發(fā)射出的激光光路上的透鏡，3為保持激光二極管1和透鏡2的殼體，4為設(shè)置在透過透鏡2的激光光路上的光隔離器，由面向透鏡2的方向的順序的偏光器4a、旋轉(zhuǎn)器4b、檢偏振器4c等三個光學(xué)部件和設(shè)置在旋轉(zhuǎn)器4b周圍的磁鐵4d構(gòu)成，該磁鐵根據(jù)光磁效果將透過旋轉(zhuǎn)器4b的激光的偏光方向旋轉(zhuǎn)45度，使偏光器4a的透過偏光方向與透過透鏡2的激光的偏光方向一致。5為將光隔離器4固定在殼體3上的光隔離器夾持器，6為激光與光纖的最大結(jié)合點，7為結(jié)合透過光隔離器4的激光后輸出光的光纖，8為保持光纖7的固定在光隔離器夾持器5上的光纖夾持器，光纖7從最大結(jié)合點6在偏離激光二極管1的方向上移動并保持位置，以使來自光纖7的光輸出變?yōu)槠谕闹怠?br> 圖7是表示圖6中光隔離器的原理的圖。在偏光器4a中，僅選擇透過從正向、即圖的左側(cè)入射的激光中與偏光器4a的透過偏光方向一致的成分，由旋轉(zhuǎn)器4b將其偏光方向旋轉(zhuǎn)45度后透過，之后透過使透過偏光方向與旋轉(zhuǎn)后的激光偏光方向一致的檢偏振器4c。在圖6所示的激光二極管模塊中，為了使透過檢偏振器4c的激光的光輸出最大，使偏光器4a的透過偏光方向與入射的激光偏光方向一致。另一方面，在檢偏振器4c中，僅選擇透過從反方向、即圖的右側(cè)入射的返回光中與檢偏振器4c的透過偏光方向一致的成分，之后雖然由旋轉(zhuǎn)器4b將其偏光方向旋轉(zhuǎn)45度變?yōu)榕c正方向的激光被旋轉(zhuǎn)后的方向相同的方向透過，但此時因為返回的光的偏光方向變?yōu)榕c偏光器4a的透過偏光方向成90度，所以不能透過而被遮斷。
圖8是表示向圖6的激光二極管1上施加最佳偏置電流時的光纖7的位置和從光纖7射出的光輸出的關(guān)系的圖，表示如下情況的實例假設(shè)激光為高斯形的強度分布，激光二極管1的光斑尺寸為1微米，光纖7的光斑尺寸為5微米，從激光二極管1到光纖7的光學(xué)系統(tǒng)倍率為4倍，在激光二極管1上施加最佳偏置電流時的來自光纖7的光輸出最大為4mW。9為使來自光纖7的光輸出變?yōu)槠谕禃r的光纖固定點，圖中，例如期望的光輸出為2mW時，有必要將光纖7從最大結(jié)合點6移動約98微米后固定。
在這種已有的激光二極管模塊中，從激光二極管1射出的激光由透鏡2聚光，透過光隔離器4后與光纖光學(xué)結(jié)合，當(dāng)向激光二極管1施加最佳偏置電流時，從光纖7得到期望的光輸出。因此，由于從光纖7返回到激光二極管1的激光被光隔離器4遮斷，所以可防止激光二極管1的特性劣化。
在上述激光二極管模塊中，因為離開最大結(jié)合點6來固定光纖7，所以從圖7可明白，當(dāng)由于應(yīng)力或環(huán)境溫度引起的熱變形而使光纖7的位置從最初固定的位置微小移動時，存在所謂從光纖7得到的光輸出容易變動的缺點。
另外，當(dāng)在激光二極管模塊制造中，光纖7的位置從應(yīng)被固定的位置微小偏移時，因為期望的光輸出產(chǎn)生大的變動，所以存在所謂難制造的缺點。
為了解決上述問題，本發(fā)明得到穩(wěn)定光輸出的、并制造容易的期望光輸出的激光二極管模塊。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)第一發(fā)明，一種激光二極管模塊，包括激光二極管、設(shè)置在從上述激光二極管射出的激光光路上的透鏡、設(shè)置在透過上述透鏡的激光光路上的偏光器、和將透過上述偏光器的激光設(shè)置在最佳結(jié)合位置上的光纖，其特征在于設(shè)置上述偏光器，以使其透過偏光方向?qū)τ谕高^上述透鏡的激光的偏光方向具有傾斜。
另外，根據(jù)第一發(fā)明，第二發(fā)明的激光二極管模塊的特征在于上述光纖被設(shè)置在透過上述偏光器的激光最大結(jié)合的位置附近。
另外，根據(jù)第一發(fā)明或第二發(fā)明，第三發(fā)明的激光二極管模塊的特征在于對于來自上述激光二極管的激光偏光方向，上述偏光器的透過偏光方向配置成具有將從上述光纖射出的激光變?yōu)槠谕墓廨敵龅膬A斜。
另外，根據(jù)第四發(fā)明，一種激光二極管模塊，包括激光二極管、設(shè)置在從上述激光二極管射出的激光光路上的透鏡、設(shè)置在透過上述透鏡的激光光路上的、具有由偏光器、旋轉(zhuǎn)器和檢偏振器構(gòu)成的光隔離器、和將透過上述光隔離器的激光設(shè)置在最佳結(jié)合位置上的光纖，其特征在于設(shè)置上述光隔離器，以使上述隔離器的偏光器的透過偏光方向?qū)τ趤碜陨鲜黾す舛O管的激光的偏光方向具有傾斜。
另外，根據(jù)第四發(fā)明，第五發(fā)明的激光二極管模塊的特征在于上述光纖被設(shè)置在透過上述隔離器的激光最大結(jié)合的位置附近。
另外，根據(jù)第四發(fā)明或第五發(fā)明，第六發(fā)明的激光二極管模塊的特征在于對于來自上述激光二極管的激光偏光方向，上述光隔離器的上述光隔離器的偏光器透過偏光方向配置成具有將從上述光纖射出的激光變?yōu)槠谕墓廨敵龅膬A斜。
另外，根據(jù)第七發(fā)明，一種激光二極管模塊，包括激光二極管、設(shè)置在從上述激光二極管射出的激光光路上的透鏡、和具有對自身的軸傾斜的面向上述透鏡的端面、并對于自身的軸傾斜透過上述透鏡的激光而結(jié)合來設(shè)置的光纖，其特征在于上述光纖的上述光纖的端面位置位于透過上述透鏡的激光的最大結(jié)合位置，并且設(shè)置成在上述光纖軸附近變?yōu)槠谕廨敵龅男D(zhuǎn)角。


圖1是表示本發(fā)明實施例1的圖；圖2是表示本發(fā)明實施例1中的光學(xué)部件和透過激光的偏光方向的關(guān)系的圖；圖3是表示本發(fā)明實施例1中的光纖位置和從光纖射出的光輸出的關(guān)系的圖；圖4是表示本發(fā)明實施例3的圖；圖5是表示本發(fā)明實施例3中的光纖的旋轉(zhuǎn)角與最大結(jié)合位置中的從光纖射出的光輸出的關(guān)系的圖；圖6是表示已有的激光二極管模塊的圖；圖7是用來說明光隔離器的原理的圖；圖8是表示已有激光二極管模塊中的光纖位置和從光纖射出的光輸出的關(guān)系的圖。
發(fā)明的實施方式實施例1圖1表示本發(fā)明實施例1的激光二極管模塊的構(gòu)成，圖1(a)為剖面圖，圖1(b)為構(gòu)成該激光二極管模塊的光學(xué)系統(tǒng)的部件配置的斜視圖。圖中因為1-8與上述已有裝置相同，所以省略其說明。固定光隔離器4，以使偏光器4a的偏光方向?qū)τ谕高^透鏡2的激光的偏光方向傾斜而使從設(shè)置在最大結(jié)合點6上的光纖7的光輸出變?yōu)槠谕?，固定光纖7以使面對光纖7的隔離器4的端面與最大結(jié)合點6一致。
圖2表示本實施例中的光隔離器4的光學(xué)部件和透過的激光偏光狀態(tài)。因為設(shè)置光纖4以傾斜向偏光器4a的透過偏光方向入射的激光的偏光方向與在激光的偏光方向?qū)τ诠飧綦x器4的偏光器4a傾斜的狀態(tài)下激光入射光隔離器4的相同，所以在圖2中可實現(xiàn)以與圖7相同的光學(xué)部件配置來僅傾斜入射的激光的偏光方向。在偏光器4a中，選擇透過從正方向、即圖的左側(cè)方向入射的激光中僅與偏光器4a的透過偏光方向一致的成分。當(dāng)激光的偏光方向與偏光器4a的透過偏光方向的傾斜角為θ時，與激光偏光方向與偏光器4a的透過偏光方向一致時相比較，激光的透過強度變?yōu)閏os2θ。之后，與已有裝置一樣，由旋轉(zhuǎn)器4b將該偏光方向旋轉(zhuǎn)45度后透過，透過使透過偏光方向與旋轉(zhuǎn)后的激光的偏光方向重合的檢偏振器4c。例如，當(dāng)向激光二極管1施加最佳偏置電流、設(shè)置光隔離器4以使與光隔離器4的偏光器4a入射的激光的偏光方向一致時的來自光纖7的光輸出為最大4mW的情況下，當(dāng)設(shè)置光隔離器4以使對于光隔離器4的偏光器4a入射的激光的偏光方向傾斜45度時，在光纖7與最大結(jié)合點6一致時，得到2mW的光輸出。另外，在檢偏振器4c中，從反方向入射的返回光與已有裝置一樣，不能透過光隔離器4而被遮斷。
圖3為表示圖1中向激光二極管1施加最佳偏置電流，設(shè)置光隔離器以使光隔離器的偏光器對于入射的激光偏光方向傾斜時的光纖7的位置與從光纖7射出的光輸出的關(guān)系的圖，表示如下情況的實例假設(shè)激光為高斯形的強度分布，激光二極管1的光斑尺寸為1μm，光纖7的光斑尺寸為5μm，從激光二極管1到光纖7的光學(xué)系統(tǒng)倍率為4倍，在激光二極管1上施加最佳偏置電流、設(shè)置光隔離器4以使與光隔離器4的偏光器4a入射的激光偏光方向一致時的來自光纖7的光輸出最大為4mW，設(shè)置光隔離器4以使對于光隔離器4的偏光器4a入射的激光偏光方向傾斜45度。圖中，例如期望的光輸出為2mW時，使光纖7與最大結(jié)合點6一致后固定。如圖所示，當(dāng)光纖7的位置與最大結(jié)合點6一致時，即使由于應(yīng)力或環(huán)境溫度引起的熱變形而使光纖7的位置從最初固定的位置微小移動時，也可使從光纖7得到的光輸出的變動變得微不足道。
例如，如圖3所示，當(dāng)從最大結(jié)合點6偏離后固定光纖7的位置，如果向激光二極管1施加最佳偏置電流，設(shè)置光隔離器4以使光隔離器4的偏光器與入射的激光偏光方向一致時的來自光纖7的光輸出變?yōu)樽畲?mW的話，要使來自光纖7的光輸出變?yōu)槠谕?mW則可以從最大結(jié)合點6偏離而固定光纖7的位置。當(dāng)在最大結(jié)合點6和光纖7的端面的相對位置進(jìn)一步分離的方向上偏移20μm時，來自光纖7的光輸出約減少18.3％。但是，在相同的圖中，當(dāng)設(shè)置光隔離器4，以使對于光隔離器4的偏光器4a入射的激光偏光方向傾斜45度，使光纖7與最大結(jié)合點6一致后固定時，當(dāng)光纖7的端面從最大結(jié)合點6偏移約20μm時，來自光纖7的光輸出僅減少約4.0％，從而可穩(wěn)定光輸出。
如上所述，通過獲得如下構(gòu)成固定光隔離器，以對于入射光隔離器的激光偏光方向使光隔離器的偏光器的透過偏光方向傾斜，使透過光隔離器的偏光器的激光衰減，當(dāng)光纖位于最大結(jié)合點時，來自光纖的光輸出變?yōu)槠谕?，在?yīng)力或環(huán)境溫度引起的熱變形中，可得到光輸出的變動微不足道的、制造容易的、期望的光輸出的激光二極管模塊。
實施例2雖然在上述實施例1的激光二極管模塊中使用光隔離器4，但是即使在構(gòu)成光隔離器4的部件中僅使用偏光器4a的情況下，如果設(shè)置以使偏光器4a的偏光方向?qū)τ谕高^透鏡2的激光的偏光方向傾斜，使來自固定于最大結(jié)合點6上的光纖7的光輸出變?yōu)槠谕?，也可得到與上述實施例1相同的效果。
實施例3圖4表示本發(fā)明實施例3的激光二極管模塊的構(gòu)成。圖中，1-8與上述已有裝置相同，所以省略其說明。設(shè)置激光二極管1和透鏡2，以使透過透鏡2的激光對于光纖7的軸10以非0角度向光纖7入射，通過以光纖7的軸10為中心旋轉(zhuǎn)光纖7來調(diào)節(jié)固定對于面對透鏡2的光纖7的軸10傾斜的光纖7的端面和向光纖7入射的激光光軸所成的角度，以使來自設(shè)置在最大結(jié)合點6上的光纖7的光輸出變?yōu)槠谕怠?br> 因為圖5表示圖4中光纖7的旋轉(zhuǎn)角度與來自最大結(jié)合點6中的光纖7的光輸出的關(guān)系，所以表示如下情況的實例假設(shè)激光為高斯形的強度分布，激光二極管1的光斑尺寸為1μm，光纖7的光斑尺寸為5μm，從激光二極管1到光纖7的光學(xué)系統(tǒng)倍率為4倍，在激光二極管1上施加最佳偏置電流時的來自光纖7的光輸出最大為4mW，向光纖7入射的激光對于光纖7的軸10的角度為-3.8度，光纖7的面對透鏡2的端面法線對于光纖7的軸10的角度為8.0度。圖中，例如期望的光輸出為2mW時，可使光纖旋轉(zhuǎn)約114.4度的光纖7與最大結(jié)合點6一致后固定。由此，當(dāng)調(diào)整固定光纖7的旋轉(zhuǎn)角度時，可得到與上述實施例1相同的效果。
根據(jù)第一到第三的發(fā)明，通過調(diào)節(jié)偏光器的角度，在應(yīng)力或環(huán)境溫度引起的熱變形中，可得到光輸出的變動微不足道的、制造容易的、期望的光輸出的激光二極管模塊。
另外，根據(jù)第四到第六的發(fā)明，通過調(diào)節(jié)光隔離器的角度，在應(yīng)力或環(huán)境溫度引起的熱變形中，可得到光輸出的變動微不足道的、制造容易的、期望的光輸出的激光二極管模塊。
另外，根據(jù)第七發(fā)明，通過調(diào)節(jié)將具有相對自身軸傾斜的端面的光纖軸作為中心的旋轉(zhuǎn)角度，可得到光輸出的變動微不足道的、制造容易的、期望的光輸出的激光二極管模塊。
權(quán)利要求
1.一種激光二極管模塊，包括激光二極管、設(shè)置在從上述激光二極管射出的激光光路上的透鏡、設(shè)置在透過上述透鏡的激光光路上的偏光器、和設(shè)置在將透過上述偏光器的激光最佳結(jié)合的位置上的光纖，其特征在于設(shè)置上述偏光器，以使其透過偏光方向?qū)τ谕高^上述透鏡的激光的偏光方向具有傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管模塊，其特征在于上述光纖被設(shè)置在透過上述偏光器的激光最大結(jié)合的位置附近。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的激光二極管模塊，其特征在于對于來自上述激光二極管的激光偏光方向，上述偏光器的透過偏光方向配置成具有將從上述光纖射出的激光變?yōu)槠谕墓廨敵龅膬A斜。
4.一種激光二極管模塊，包括激光二極管、設(shè)置在從上述激光二極管射出的激光光路上的透鏡、設(shè)置在透過上述透鏡的激光光路上的、具有由偏光器、旋轉(zhuǎn)器和檢偏振器構(gòu)成的光隔離器、和設(shè)置在將透過上述光隔離器的激光最佳結(jié)合的位置上的光纖，其特征在于設(shè)置上述光隔離器，以使上述隔離器的偏光器的透過偏光方向?qū)τ趤碜陨鲜黾す舛O管的激光的偏光方向具有傾斜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的激光二極管模塊，其特征在于上述光纖被設(shè)置在透過上述隔離器的激光最大結(jié)合的位置附近。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的激光二極管模塊，其特征在于上述光隔離器經(jīng)配置使得，對于來自上述激光二極管的激光偏光方向，上述光隔離器的偏光器透過偏光方向具有將從上述光纖射出的激光變?yōu)槠谕墓廨敵龅膬A斜。
7.一種激光二極管模塊，包括激光二極管、設(shè)置在從上述激光二極管射出的激光光路上的透鏡、和具有對自身的軸傾斜的面向上述透鏡的端面、并經(jīng)設(shè)置對于自身的軸傾斜地結(jié)合透過上述透鏡的激光到其中的光纖，其特征在于上述光纖經(jīng)配置使上述光纖的端面位置位于透過上述透鏡的激光的最大結(jié)合位置，并且在上述光纖軸附近變?yōu)榇_保期望光輸出的旋轉(zhuǎn)角。
全文摘要
穩(wěn)定光輸出的激光二極管模塊,對于向光隔離器入射的激光偏光方向,固定光隔離器以傾斜光隔離器的偏光器的透過偏光方向,使透過光隔離器的激光衰減,當(dāng)光纖位于最大結(jié)合點時,以使來自光纖的光輸出變?yōu)槠谕怠?br> 文檔編號H01S5/00GK1350188SQ01123109
公開日2002年5月22日 申請日期2001年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月24日
發(fā)明者小柳晴揮 申請人:三菱電機株式會社