光發射模塊和用於製造光發射模塊的方法
2023-10-22 05:31:42 1
專利名稱：光發射模塊和用於製造光發射模塊的方法
技術領域：
本發明涉及一種光發射模塊和用於製造光發射模塊的方法。
背景技術：
作為用於光傳輸的光學模塊，例如，存在在日本特開專利公報NO. 2007-086472 中描述的一種光學模塊。在日本特開專利公報NO. 2007-086472中的光學模塊包括管座 (stem)、固定到管座的散熱器、固定到散熱器的半導體雷射器、固定到管座的帽體(cap)、在帽體中保持的透鏡或者平面窗口以及光學隔離器。通過低熔點玻璃將透鏡或者平面窗口粘結到帽體，並且通過透鏡或者平面窗口和帽體來氣密地密封管座上的半導體雷射器。將光學隔離器布置在帽體外側鄰近透鏡或者平面窗口。另外，在日本特開專利公報NO. 2004-061870中描述了設置光學隔離器來代替光學模塊中的氣密密封窗口。
發明內容
另外，從半導體雷射器射出的光具有預定的發散角度。本發明的發明人已經認識如下。在日本特開專利公報NO. 2007-086472的結構的情況下，將光學隔離器設置為在帽體外側鄰近透鏡或者平面窗口，並且因此，為了有效地接收從光學隔離器射出的光，需要一種在光到達透鏡或者平面窗口之前符合出射光的發散的尺寸。然而，光學隔離器是一種高價格的光學元件，並且其尺寸越大，它的造價就越高。 因此，在日本特開專利公報N0. 2007-086472的結構的情況下，光學隔離器的成本和光學模塊的成本變高。同時，在日本特開專利公報W). 2004-061870的結構中，由光學隔離器執行的氣密密封可能造成光學隔離器的特性的劣化。如這樣描述的，難以在抑制對光學隔離器的特性的不利效果的同時，抑制光學隔離器的成本和光學模塊的成本的增加。在一個實施例中，提供了一種光發射模塊，包括管座、在管座上安裝的半導體雷射器元件、固定到管座並且氣密地密封半導體雷射器元件的帽體，以及光學隔離器，該光學隔離器被布置在從半導體雷射器元件射出的光的光路上，其中，該帽體包括筒狀主體，該筒狀主體的一端側被固定到管座，以及光透射部，該光透射部位於該光路上，同時封閉該主體的另一端側的開口，並且被固定到主體從而保持與該主體間的氣密性，並且該光學隔離器被布置在由帽體氣密地密封的區域內部。
根據該光發射模塊，光學隔離器被布置在被帽體以氣密方式密封的區域(筒狀主體部和光透射部)內部。因此，與在帽體外布置光學隔離器的情況相比，半導體雷射器元件和光學隔離器變得彼此接近。然後，在已經以一發散角度射出的光的發散過程期間，光學隔離器接收射出的光。因此，與在帽體外側布置光學隔離器的情況相比，能夠使得光學隔離器的面積變小。作為能夠使得光學隔離器的面積變小的結果，能夠抑制光學隔離器的成本和光發射模塊的成本的增加。此外，在光學隔離器被布置在由帽體氣密密封的區域內的情況下，氣密密封不需要由光學隔離器來執行。因此，能夠防止由於光學隔離器執行氣密密封而引起的光學隔離器的特性的劣化發生。簡言之，能夠在抑制對光學隔離器的特性的不利效果的同時，抑制光學隔離器的成本和光學模塊的成本的增加。在另一實施例中，提供了一種用於製造光發射模塊的方法，包括在管座上安裝半導體雷射器元件、將帽體固定到管座並且氣密地密封半導體雷射器元件，以及在從半導體雷射器元件射出的光的光路上布置光學隔離器，其中，該帽體包括筒狀主體以及光透射部， 該光透射部封閉主體的一端側的開口並且被固定到該主體，從而保持與該主體間的氣密性，在所述固定帽體中，將該主體的另一端側固定到管座，並且在所述布置光學隔離器中， 該光學隔離器被布置在由帽體氣密密封的區域內部。根據本發明，能夠在抑制對光學隔離器的特性的不利效果的同時，抑制光學隔離器的成本和光學模塊的成本的增加。
從結合附圖的特定優選實施例的以下說明，本發明的以上和其它目的、優點和特徵將更加明顯，其中圖1是根據第一實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖2A和圖2B是圖示光學隔離器相對於帽體的布置的視圖；圖3是示意性地圖示出射光的傳播方面的視圖；圖4是根據第二實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖5是根據第三實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖6是根據第四實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖7A和圖7B是圖示光學隔離器相對於帽體的布置的視圖；圖8是根據第五實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖9是根據第六實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖10是根據第七實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖IlA和圖IlB是圖示光學隔離器相對於子底座的布置的視圖；圖12是根據第八實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖13是根據第九實施例的光發射模塊的橫截面視圖；圖14A和圖14B是用於解釋根據第一修改的光發射模塊的視圖；圖15A和圖15B是用於解釋根據第二修改的光發射模塊的視圖；圖16A和圖16B是用於解釋根據第三修改的光發射模塊的視圖；頁圖17A和圖17B是用於解釋根據第四修改的光發射模塊的視圖；圖18A和圖18B是用於解釋根據第五修改的光發射模塊的視圖；圖19A和圖19B是用於解釋根據第六修改的光發射模塊的視圖；以及圖20A和圖20B是用於解釋根據第七修改的光發射模塊的視圖。
具體實施例方式現在將在這裡參考說明性實施例描述本發明。本領域技術人員將認識到，可以使用本發明的教導來實現很多替代實施例，並且本發明不限制於為了解釋性的目的而圖示的實施例。在下文中，將使用附圖來描述本發明的實施例。應該注意，在所有的附圖中，將相同的附圖標記來指示類似的構成元件，並且將不重複其描述。[第一實施例]圖1是根據第一實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊包括管座10、在管座10上安裝的半導體雷射器元件 20、固定到管座10並且氣密地密封半導體雷射器元件20的帽體30以及光學隔離器40，該光學隔離器40被布置在從半導體雷射器元件20射出的光的光路上，其中，帽體30包括筒狀主體31，其一個端側被固定到管座10 ；以及光透射部(在本實施例中為非球面透鏡32)， 該光透射部位於該光路上，同時封閉主體31的另一端側的開口 33，並且被固定到主體31從而保持與主體31間的氣密性；以及光學隔離器40，該光學隔離器40被布置在帽體30氣密密封的區域內。在下文中，將給出詳細說明。根據本實施例的光發射模塊被安裝在小型可插拔(SFP)雙向光組件(BOSA)等中。管座10包括平坦盤狀管座基部11、管座塊12以及從管座基部11的另一表面凸出的多個引腳13，該管座塊12與管座基部11整體地被設置以便從管座基部11的一個表面直立。子底座(sub-mount) 50被固定到管座塊12。子底座50是通過在具有高導熱率和優良熱輻射性質的諸如陶瓷基板或者Si基板的基部上形成薄膜電極圖案(電路圖案)、AuSn薄膜等所獲得的元件。AuSn薄膜例如在子底座50的每一側上形成。在該情況下，一個AuSn薄膜用於將半導體雷射器元件20焊接到子底座50上，並且另一 AuSn薄膜用於將子底座50焊接到管座塊12上。由半導體雷射器元件20產生的熱通過子底座50被輻射到管座10。此外，子底座50還用作緩衝功能，以減輕由於在管座10和半導體雷射器元件20之間的熱膨脹係數的差異而導致的熱應力施加的不利效果。半導體雷射器元件20被固定到子底座50。半導體雷射器元件20從其一個端表面射出雷射(出射光)。半導體雷射器元件20被布置得使得該出射光的取向垂直於管座基部 11。另外，半導體雷射器元件20通過子底座50的薄膜電極圖案和在管座塊12上形成的電極圖案與引腳13電連接。當將預定電信號輸入引腳13中時，半導體雷射器元件20從發光表面射出光。即，光發射模塊將電信號轉換成光信號。如上所述，帽體30包括筒狀主體31和封閉帽體30的開口 33的非球面透鏡32。即，在本實施例中，帽體30是具有透鏡的帽體。在主體31的一端處形成固定到管座基部11的凸緣狀凸緣部分31a。通過電阻焊將凸緣部分31a固定到管座基部11，使得主體31被固定到管座10。執行電阻焊的原因在於確保在凸緣部分31a和管座基部11之間的氣密性，從而獲得高可靠性。在主體31的另一端側上形成用於將非球面透鏡32固定到主體31的固定部分 31b。固定部分31b是朝著主體31的中心側(在使得主體31的內徑更小的方向上)凸出的環形部分。與其它部分相比，主體31在固定部分31b中具有更小的直徑。非球面透鏡32具有作為形成為平坦的平坦表面32a的一個表面以及以凸形彎曲形狀形成的另一個表面。非球面透鏡32會聚從半導體雷射器元件20發射的光。S卩，在本實施例中，光透射部是被形成為具有一個平坦表面的會聚透鏡。非球面透鏡32的直徑被設置得大於固定部分31b的內徑，並且被設置得小於主體 31中的除了固定部分31b之外的部分的內徑。非球面透鏡32例如由玻璃製成。將非球面透鏡32固定到主體31，使得其平坦表面32a面對半導體雷射器元件20 側。更具體地，平坦表面32a鄰接固定部分31b (在圖1中鄰接固定部分31b的右側表面)。將非球面透鏡32固定到主體31優選地例如通過低熔點玻璃34進行接合來執行。 在這裡，低熔點玻璃34是具有等於或者小於600攝氏度的玻璃轉化點的玻璃。通過使用低熔點玻璃34來將非球面透鏡32固定到主體31能夠在主體31和非球面透鏡32之間產生高氣密性。應當注意，低熔點玻璃34的熔點低於非球面透鏡32的熔點。在這裡，在光發射模塊內的半導體雷射器元件20對於反射的回射光是敏感的，並且當在圖1中從半導體雷射器元件20發射的光在光纖(未示出)的光接收表面或者另一非連續界面上被反射並且回射光進入半導體雷射器元件20中時，半導體雷射器元件20的操作變得不穩定。為了抑制反射的回射光進入半導體雷射器元件20，光學隔離器40被置於根據本實施例的光發射模塊內。光學隔離器40是具有僅在一個方向上允許光通過並且在相反方向上阻擋光的功能的光學器件。光學隔離器40被構成為具有例如一對光偏振器41、法拉第旋轉器42和磁體43。法拉第旋轉器42位於該對光偏振器41之間。該對光偏振器41和法拉第旋轉器42 構成單元44。應當注意，單元44的外周層疊有粘合劑。此外，磁體43如此層疊地被布置在單元44外周。單元44位於從半導體雷射器元件20發射的光的光路上。而且，光學隔離器 40可以用金紅石單晶體來替代光偏振器41。而且，光學隔離器40可以是不具有磁體43的類型。光學隔離器40的光偏振器41 (或者金紅石單晶體)和法拉第旋轉器42每一個均通過從大的扁平材料切除具有預定尺寸的多個小片而形成。因此，光偏振器41 (或者金紅石單晶體)和法拉第旋轉器42分別具有越小的面積，則能夠獲取越多小片並且成本越低， 並且因此優選地設計具有小面積的光學隔離器40。在本實施例中，將光學隔離器40固定到非球面透鏡32的平坦表面32a。S卩，將光學隔離器40固定到光透射部(非球面透鏡32)在半導體雷射器元件20側的表面(平坦表面 32a)。為了防止在光學隔離器40和鄰近在半導體雷射器元件20側的非球面透鏡32的固定部分31b之間的幹涉，光學隔離器40的外部形狀被設置得小於固定部分31b的內徑。在固定部分31b的內周和光學隔離器40的外周之間存在間隙。圖2A和圖2B是圖示光學隔離器40相對於帽體30的布置的視圖。圖2A是僅圖示從在圖1中示出的構造提取的帽體30和光學隔離器40的橫截面視圖，並且圖2B是在圖2A的箭頭A的方向上看到的帽體30和光學隔離器40的視圖。如在圖2B中所示，在本實施例中，例如，磁體43以筒狀形狀(例如，筒形形狀)形成，並且將由該對光偏振器41(或者金紅石單晶體)和法拉第旋轉器42(圖2A)構成的單元44插入磁體43內部的中空中。圖3是示意性地圖示從半導體雷射器元件20發射的光的傳播方面的視圖。在本實施例中，出射光通過光學隔離器40入射在非球面透鏡32上，並且由非球面透鏡32會聚。在圖3中，出射光的光路1由灰色陰影來圖示。出射光在一定區間中相對急劇地(以圖3的發散角度θ )發散，直至由非球面透鏡32會聚，並且在出射光已經由非球面透鏡32會聚之後的區間中，出射光在區域中相對輕緩地變窄。為此，以非球面透鏡32為基準，與通過在與半導體雷射器元件20相對的一側上布置光學隔離器40相比，通過在半導體雷射器元件20側上布置光學隔離器40，能夠使得光學隔離器40更小。應當注意，在半導體雷射器元件20的發光表面(從其射出光的表面)和光學隔離器40之間的間隙C(圖3)優選地例如從0. 14士0. 12。以上間隙C通過下述來獲得優選地確保間隙C最小為0. 02mm ；並且在現有條件下，半導體雷射器元件20的安裝準確度近似士0. 05mm，非球面透鏡32相對於帽體30的位置變化近似士0. 1mm，將光學隔離器40固定到非球面透鏡32的樹脂(粘合劑)的厚度近似士0. 02mm,並且這些的平方和的平方根是士 0· 12mm0接下來，將描述一種用於製造根據本實施例的光發射模塊的方法。該製造方法包括在管座10上安裝半導體雷射器元件20、將帽體30固定到管座10並且氣密地密封半導體雷射器元件20、以及在從半導體雷射器元件20發射的光的光路上布置光學隔離器40。帽體30包括筒狀主體31以及光透射部(例如非球面透鏡3 ，該光透射部封閉主體31的一端側的開口 33並且被固定到主體31從而保持與主體31間的氣密性。主體31的另一端側在固定帽體30的步驟中被固定到管座10，並且光學隔離器40在布置光學隔離器40的步驟中被布置在由帽體30氣密地密封的區域內。首先，半導體雷射器元件20被安裝在管座10上。更具體地，子底座50被固定到管座10的管座塊12上，並且半導體雷射器元件20被固定到子底座50上。同時，產生帽體30，並且此外，將光學隔離器40固定到帽體30的非球面透鏡32的平坦表面32a。在這裡，非球面透鏡32通過低熔點玻璃34被接合到主體31，以產生帽體30。應當注意，非球面透鏡32可以利用粘合劑被接合到主體31。同時，光學隔離器40例如通過熱固性粘合劑被接合到非球面透鏡32。在這裡，在光學隔離器40由前述單元44和磁體43構成的情況下，優選的是首先將單元44接合到非球面透鏡32，並且然後將磁體43接合到非球面透鏡32。接下來，通過將帽體30固定到管座10，由帽體30來氣密地密封半導體雷射器元件20，同時光學隔離器40被布置在從半導體雷射器元件20發射的光的光路上。以該方式，獲得光發射模塊。接下來，將描述操作。當將電信號輸入到引腳13中時，半導體雷射器元件20將電信號轉換成光信號，並且然後輸出該信號。從半導體雷射器元件20輸出的出射光(光信號)通過光學隔離器40入射在非球面透鏡32上，並且光由非球面透鏡32會聚，並且被輸出到帽體30外部。因為光學隔離器40被布置在由帽體30氣密密封的區域內，所以與光學隔離器40被布置在帽體30外側的情況相比，半導體雷射器元件20和光學隔離器40相互接近。然後，在以發散角度θ發散已經被發射的光的過程期間，光學隔離器40接收出射光。因此，與光學隔離器40被布置在帽體30外側的情況相比，能夠使得光學隔離器40的面積小。因此，能夠抑制光學隔離器40的成本和光發射模塊的成本的增加。在這裡，在日本特開專利公報NO. 2004-061870中，帽體被光學隔離器氣密地密封，但是在該結構中，當通過使用用於氣密密封的低熔點玻璃來將光學隔離器接合到帽體時，在低熔點玻璃熔化時的熱的影響下，光學隔離器的功能可能喪失。或者可能地，光學隔離器可能由於在光學隔離器和低熔點玻璃之間的線性膨脹係數的差異而被損壞。而且，當光學隔離器具有磁體時，磁體的特性還可能由於熱量而劣化。另外，當從低熔點玻璃或者另一粘合劑層向光學隔離器施加橫向負載(在與出射光的行進方向垂直的方向上的負載)時，光學隔離器的特性可能由於光彈性效應而改變(劣化)。如這樣描述的，在日本特開專利公報NO. 2004-061870的結構中，各種不利效果被施加，諸如通過光學隔離器執行氣密密封所引起的光學隔離器40特性的劣化。與此相反，在本實施例中，因為光學隔離器40被布置在由帽體30氣密方式密封的區域內，所以氣密密封不需要由光學隔離器40來執行。因此，能夠防止各種不利效果的施加諸如由於光學隔離器40執行氣密密封而引起的光學隔離器40特性的劣化。根據如此描述的第一實施例，因為光學隔離器40被布置在帽體30氣密密封的區域內，所以與光學隔離器40被布置在帽體30外側的情況相比，能夠使得光學隔離器40的面積小。因此，能夠抑制光學隔離器40的成本和光發射模塊的成本的增加。而且，能夠防止各種不利效果的施加，諸如由於光學隔離器40執行氣密密封而引起的光學隔離器40的特性的劣化。而且，光學隔離器40被固定到在半導體雷射器元件20側的光透射部(非球面透鏡32)的表面(平坦表面32a)。更具體地，光透射部是被形成為具有一個平坦表面的會聚透鏡(非球面透鏡32)，而且光學隔離器40被固定到平坦表面32a。即，光學隔離器40的端表面在平行於從半導體雷射器元件20發射的光的光路的方向上被接合到由帽體30氣密密封的區域內部的任何位置，使得光學隔離器40被固定。由此能夠實現下述結構，其中粘合劑等基本上沒有對光學隔離器40施加橫向負載(在與出射光的行進方向垂直的方向上的負載)。因此，能夠抑制由於光彈性效應而導致的光學隔離器40的特性的改變(劣化)。而且，能夠在光學隔離器40已經併入帽體30中之後執行對準(光軸調節)，由此便於光發射模塊的組裝。而且，在本實施例中，透鏡(非球面透鏡3 被與帽體30整體地設置，並且由此與在以後述及的第四到第六實施例相比，能夠使得光發射模塊的長度(在出射光的行進方向上的長度)小。[第二實施例]圖4是根據第二實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊除了根據第一實施例的光發射模塊(圖1)的結構之外還具有外部保持器60、光纖支撐件61、保持器64和具有光纖的插針(ferrule) 62。外部保持器60以筒狀(例如筒形形狀)形成，並且帽體30的主體31被裝配到外部保持器60的一個軸部(例如圖4的左半部)中。此外，外部保持器60的一個端表面鄰接凸緣部分31a。將光纖支撐件61固定到外部保持器60的另一端表面。將保持器64裝配到光纖支撐件61。具有光纖的插針62被固定在保持器64內部。具有光纖的插針62在內部保持光纖(未示出)。光纖的頂端表面被暴露至作為具有光纖的插針62的一個端表面的光接收表面63。外部保持器60被預先固定到帽體30，並且此後，對準具有光纖的插針62，使得光接收表面63被布置在圖3中所述的光的會聚位置2附近。在這樣的對準狀態中，光纖支撐件61通過釔鋁石榴石(YAG)焊等被固定到外部保持器60。因此半導體雷射器元件20通過光學隔離器40和非球面透鏡32與具有光纖的插針62內部的光纖光耦合。通過如此描述的第二實施例，還能夠獲得與第一實施例類似的效果。應當注意，在日本特開專利公報NO. 2007-086472的結構的情況下，光學隔離器被布置在帽體外側，並且因此，例如在為了固定具有光纖的插針的目的而將外部保持器固定到帽體時，有必要慎重地執行操作，從而不會不注意地觸摸光學隔離器而由此對光學隔離器的接合表面造成損壞。與此相反，在本實施例中，光學隔離器40被布置在由帽體30氣密密封的區域內部，由此在為了固定具有光纖的插針62的目的而將外部保持器60固定到帽體30時便於操控。[第三實施例]圖5是根據第三實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊除了根據第一實施例的光發射模塊(圖1)的結構之外還具有插座66。插座66通過接合劑(例如粘合劑，)65被固定到帽體30的主體31的外周表面。插座66是通常用於插入和固定具有光纖的插針67的元件，並且具有光纖的插針67能夠被插入插座66的插入/固定部分68中並且從插座66的插入/固定部分68中抽出。具有光纖的插針67被稱為插塞插針，並且在內部保持光纖69。通過將具有光纖的插針67插入並且固定到插座66中，光纖69通過插座66的開口 66a、球面透鏡32和光學隔離器40與半導體雷射器元件20光耦合。通過如此描述的第三實施例，也能夠獲得與第一實施例類似的效果。此外，光學隔離器40被布置在由帽體30氣密密封的區域內部，由此在將插座66固定到帽體30時便於操控。[第四實施例]圖6是根據第四實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊在帽體30的結構方面不同於以上第一實施例，並且在其它方面，如在第一實施例中進行構造。在本實施例中，帽體30具有平面窗口 35而不是非球面透鏡32。S卩，在本實施例中，帽體30是平面窗口帽體。平面窗口 35由諸如玻璃的透明材料構成，並且其每個表面均被形成為平坦的。此外，在本實施例中，在與形成凸緣部分31a的端部相對的一側的主體31的端部處形成主體31的固定部分31b。平面窗口 35通過低熔點玻璃34被接合到固定部分31b。由此，在平面窗口 35和主體31之間的氣密性得以保持。將光學隔離器40固定到平面窗口 35的一個表面(在半導體雷射器元件20側的表面)。還在本實施例中，例如，利用熱固性粘合劑來固定光學隔離器40。圖7A和圖7B是圖示光學隔離器40相對於帽體30的布置的視圖。在這裡，圖7A是僅圖示從圖6中圖示的構造中提取的帽體30和光學隔離器40的截面視圖，並且圖7B是在圖7A的箭頭A的方向上所看到的帽體30和光學隔離器40的視圖。在本實施例中，光學隔離器40也如在第一實施例中一樣被構造。如何將光學隔離器40固定到平面窗口 35類似於在第一實施例中的用於將光學隔離器40固定到非球面透鏡32的方法。此外，在半導體雷射器元件20的發光表面和光學隔離器40之間的間隙C類似於在第一實施例中的間隙。應該注意，在本實施例中，將從半導體雷射器元件20發射的光會聚到外部光纖(未示出)上的透鏡(未示出)被布置在帽體30外側。通過如此描述的第四實施例，能夠獲得與第一實施例類似的效果。此外，在本實施例中，因為透鏡與帽體30分開地布置，所以與以上第一到第三實施例相比，設計透鏡的靈活性很高。而且，因此還能夠預期成本降低。[第五實施例]圖8是根據第五實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊除了根據第四實施例的光發射模塊(圖6)的結構之外具有外部保持器60、光纖支撐件61、保持器64、具有光纖的插針62、透鏡保持器70和透鏡71。外部保持器60、光纖支撐件61、保持器64和具有光纖的插針62類似於在以上第二實施例中的那些。透鏡保持器70以圓柱形形狀形成，並且被固定到外部保持器60的內周。此外，透鏡71被固定到透鏡保持器70的內周。在本實施例中，半導體雷射器元件20通過光學隔離器40、平面窗口 35和透鏡71與具有光纖的插針62中的光纖光耦合。通過如此描述的第五實施例，也能夠獲得與第四實施例類似的效果。此外，通過在透鏡71中作出適當的改變，能夠改變具有光纖的插針62接收光的最佳位置，從而按需要改變光發射模塊的全長。此外，在本實施例中，透鏡71在兩個面，前表面和後表面，上具有分別的彎曲面，由此增強在設計中的靈活性。而且，由於如與設置一個彎曲表面的情況相比，會聚從半導體雷射器元件20發射的光的能力很高，所以還能夠進一步增強到具有光纖的插針62中的光纖的光透射率。[第六實施例]圖9是根據第六實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊除了根據第四實施例的光發射模塊(圖6)的結構之外還具有插座66。透明元件72在插座66中被整體地設置，並且透明元件72具有透鏡73。另外，插座66由金屬或者樹脂構成，並且透明元件72由樹脂或者玻璃構成。通過接合劑(例如粘合劑)65將插座66固定到帽體30的主體31的外周表面。具有光纖的插針67能夠被插入插座66的插入/固定部分68中和從插座66的插入/固定部分68抽出。通過將具有光纖的插針67插入和固定到插座66的插入/固定部分68中，光纖69通過透明元件72、其透鏡73、平面窗口 35和光學隔離器40與半導體雷射器元件20光耦合。通過如此描述的第六實施例，也能夠獲得與第四實施例類似的效果。此外，因為插座66被構造為包括透鏡73，所以如與分開地形成透鏡的情況相比，能夠減少元件的數目，從而減少光發射模塊的成本。[第七實施例]圖10是根據第七實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊與以上第四實施例的不同之處在於，光學隔離器40被布置在子底座50上，並且在其它方面，如在第四實施例中那樣被構造。因為當光學隔離器40被暴露於高溫時，光學隔離器40在它的功能方面可能劣化，所以為了將光學隔離器40固定到子底座50，能夠引用下述方法，其中通過AuSn薄膜將半導體雷射器元件20焊接到子底座50上，並且通過另一 AuSn薄膜將子底座50焊接到管座10的管座塊12上，並且此後，利用熱固性粘合劑將光學隔離器40固定到子底座50。圖IlA和圖IlB是圖示光學隔離器40相對於子底座50的布置的示例的視圖，其中圖IlA是側視圖，並且圖IlB是在圖IlA的箭頭B的方向上所看到的子底座50和光學隔離器40的視圖。在本實施例中，如圖IlA和圖IlB中所示，例如通過在由一對光偏振器41(或者金紅石單晶體)和法拉第旋轉器42 (參見圖2A)構成的單元44的兩側上布置一對磁體43來構造光學隔離器40。即，單元44和該對磁體43被分別地固定到子底座50上。該單元44位於從半導體雷射器元件20發射的光的光路上。應當注意，在本實施例中，表示了下述示例，其中在其上安裝光學隔離器40和半導體雷射器元件20的子底座50的表面是平坦的。在本實施例中，在半導體雷射器元件20的發光表面和光學隔離器40的單元44之間的間隙C優選地例如從0. 09士0. 07mm。以上間隙C從下述獲得優選地確保間隙C最小為0. 02mm ；並且在現有條件中，半導體雷射器元件20的安裝準確度近似士0. 05mm，光學隔離器40的安裝準確度也近似士0. 05mm,並且這些平方和的平方根是士0. 07mm。根據本實施例，能夠獲得與第一實施例類似的效果，並且此外，因為光學隔離器40被安裝在子底座50上，所以與在以上每一個實施例中相比，能夠使得半導體雷射器元件20和光學隔離器40進一步地更加彼此接近。因此，與在以上每一個實施例中相比，能夠使得光學隔離器40的面積進一步地更小，從而與在以上每一個實施例中相比，進一步更大地降低光學隔離器40的成本。另外，在包括該對光偏振器41 (或者金紅石單晶體)和法拉第旋轉器42的單元44中，一個端表面(圖10的下表面)通過熱固性粘合劑被固定到子底座50上，而除了該一個表面之外的表面是開放的(未被固定)。這能夠抑制由於對單元44施加橫向負載而導致的單元44的變形，由此基本上防止了由於如上所述的這種光彈性效應而導致的光學隔離器40的特性的改變的發生。[第八實施例]圖12是根據第八實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊除了根據第七實施例的光發射模塊(圖10)的結構之外還包括外部保持器60、光纖支撐件61、保持器64、具有光纖的插針62、透鏡保持器70和透鏡71。外部保持器60、光纖支撐件61、保持器64、具有光纖的插針62、透鏡保持器70和透鏡71類似於在以上第五實施例中的那些。在本實施例中通過光學隔離器40、平面窗口 35和透鏡71將半導體雷射器元件20與具有光纖的插針62中的光纖光耦合。通過如此描述的第八實施例，也獲得與第七實施例類似的效果。[第九實施例]圖13是根據第九實施例的光發射模塊的橫截面視圖。根據本實施例的光發射模塊除了根據第七實施例的光發射模塊(圖10)的結構之外還具有插座66。插座66類似於在第六實施例中的插座。通過將具有光纖的插針67插入並且固定到插座66的插入/固定部分68中，通過透明部件72、其透鏡73、平面窗口 35和光學隔離器40來將光纖69與半導體雷射器元件20光耦合。通過如此描述的第九實施例，也能夠獲得與第七實施例類似的效果。〈第一修改〉圖14A和14B是用於解釋根據第一修改的光發射模塊的視圖。在這裡，圖14A是僅圖示根據第一修改的光發射模塊的帽體30和光學隔離器40的橫截面視圖，並且圖14B是在圖14A的箭頭A的方向上所看到的帽體30和光學隔離器40的視圖。雖然在以上第一到第三實施例中的每一個實施例中描述了其中具有磁體43的類型的光學隔離器40被固定到非球面透鏡32的示例，但是如在圖14A和圖14B中所示，不具有磁體43的類型的光學隔離器40可以被固定到非球面透鏡32的平坦表面32a。〈第二修改〉圖15A和15B是用於解釋根據第二修改的光發射模塊的視圖。在這裡，圖15A是僅圖示根據第二修改的光發射模塊的帽體30和光學隔離器40的橫截面視圖，並且圖15B是在圖15A的箭頭A的方向上所看到的帽體30和光學隔離器40的視圖。雖然在以上第四到第六實施例中的每一個實施例中描述了其中具有磁體43的類型的光學隔離器40被固定到平面窗口 35的示例，但是如在圖15A和15B中所示，不具有磁體43的類型的光學隔離器40可以被固定到平面窗口 35的一個表面。〈第三修改〉圖16A和圖16B是用於解釋根據第三修改的光發射模塊的視圖。在這裡，圖16A是僅圖示根據第三修改的光發射模塊的子底座50、半導體雷射器元件20和光學隔離器40的側視圖，並且圖16B是在圖16A的箭頭B的方向上所看到的子底座50和光學隔離器40的視圖。雖然在以上第七到第九實施例中的每一個實施例中描述了其中子底座50的上表面是平坦表面的示例，但是如在圖16A和16B中所示，在第三修改中，臺階51在子底座50的上表面上形成，從而在比光學隔離器40更高的水平上布置半導體雷射器元件20。另外，優選的是，使得半導體雷射器元件20的發光表面與光學隔離器40的中心部相對。如這樣描述的，從半導體雷射器元件20發射的光以預定的發散角度θ發散，並且利用所進行的這樣的布置，與在以上第七到第九實施例中相比，能夠更加有效率地允許出射光入射在光學隔離器40上，從而增強出射光的使用效率。〈第四修改〉圖17Α和17Β是用於解釋根據第四修改的光發射模塊的視圖。在這裡，圖17Α是僅圖示根據第四修改的光發射模塊的子底座50、半導體雷射器元件20和光學隔離器40的側視圖，並且圖17Β是在圖17Α的箭頭B的方向上所看到的子底座50和光學隔離器40的視圖。雖然在以上第三修改中描述了其中在子底座50的上表面上形成臺階51的示例，但是在第四修改中，在子底座50的上表面上形成傾斜表面52。該傾斜表面52從半導體雷射器元件20的布置區域朝著光學隔離器40的布置區域傾斜。另外，優選的是，使得半導體雷射器元件20的發光表面與光學隔離器40的中心部相對。如這樣描述的，從半導體雷射器元件20發射的光以預定的發散角度θ發散，並且利用所進行的這樣的布置，與在以上第三修改中相比，能夠更加有效地允許出射光入射在光學隔離器40上，從而增強出射光的使用效率。〈第五修改〉圖18Α和18Β是用於解釋根據第五修改的光發射模塊的視圖。在這裡，圖18Α是僅圖示根據第五修改的光發射模塊的子底座50、半導體雷射器元件20和光學隔離器40的側視圖，並且圖18Β是在圖18Α的箭頭B的方向上所看到的子底座50和光學隔離器40的視圖。雖然在以上第七到第九實施例中的每一個實施例中描述了其中具有磁體43的類型的光學隔離器40被安裝在子底座50上的示例，但是如在圖18Α和18Β中所示，不具有磁體43的類型的光學隔離器40可以被安裝在子底座50上。〈第六修改〉圖19Α和19Β是用於解釋根據第六修改的光發射模塊的視圖。在這裡，圖19Α是僅圖示根據第六修改的光發射模塊的子底座50、半導體雷射器元件20和光學隔離器40的側視圖，並且圖19Β是在圖19Α的箭頭B的方向上所看到的子底座50和光學隔離器40的視圖。雖然在以上第三修改中描述了其中具有磁體43的類型的光學隔離器40被安裝在具有臺階51的子底座50上的示例，但是如在圖19Α和19Β中所示，不具有磁體43的類型的光學隔離器40可以被安裝在具有臺階51的子底座50上。〈第七修改〉圖20Α和20Β是用於解釋根據第七修改的光發射模塊的視圖。在這裡，圖20Α是僅圖示根據第七修改的光發射模塊的子底座50、半導體雷射器元件20和光學隔離器40的側視圖，並且圖20Β是在圖20Α的箭頭B的方向上看到的子底座50和光學隔離器40的視圖。雖然在以上第四修改中描述了其中具有磁體43的類型的光學隔離器40被安裝在具有傾斜表面52的子底座50上的實例，但是如在圖20Α和20Β中所示，不具有磁體43的類型的光學隔離器40可以被安裝在具有傾斜表面52的子底座50上。顯然本發明不限於以上實施例，並且可以在不偏離本發明的範圍和精神的情況下進行修改和改變。
權利要求
1.一種光發射模塊，包括管座；在所述管座上安裝的半導體雷射器元件；帽體，所述帽體被固定到所述管座並且氣密地密封所述半導體雷射器元件；以及光學隔離器，所述光學隔離器被布置在從所述半導體雷射器元件射出的光的光路上， 其中，所述帽體包括；筒狀主體，所述筒狀主體的一端側被固定到所述管座，以及光透射部，所述光透射部位於所述光路上，同時封閉所述主體的另一端側的開口，並且被固定到所述主體從而保持與所述主體間的氣密性，並且所述光學隔離器被布置在由所述帽體氣密密封的區域內部。
2.根據權利要求1所述的光發射模塊，其中所述光學隔離器被固定到所述光透射部的在所述半導體雷射器元件側的表面。
3.根據權利要求2所述的光發射模塊，其中所述光透射部是會聚透鏡，所述會聚透鏡的一個表面被形成為平坦的，並且所述光學隔離器被固定到所述會聚透鏡的平坦表面。
4.根據權利要求2所述的光發射模塊，其中所述光透射部是平坦的平面窗口，所述平面窗口的每一個表面都是平坦的。
5.根據權利要求1所述的光發射模塊，進一步包括被固定到所述管座的子底座， 其中，所述半導體雷射器元件和所述光學隔離器被固定到所述子底座。
6.根據權利要求1到5中的任何一項所述的光發射模塊，其中，在與所述光路平行的方向上所述光學隔離器的端表面被接合到在由所述帽體氣密密封的區域內的任何位置，使得所述光學隔離器被固定。
7.根據權利要求1所述的光發射模塊，進一步包括 被固定到所述帽體的保持器元件；以及具有光纖的插針，所述具有光纖的插針在內部保持光纖並且被固定到所述保持器元件，其中，所述半導體雷射器元件與所述具有光纖的插針中的光纖光耦合。
8.根據權利要求1所述的光發射模塊，進一步包括被固定到所述帽體的插座。
9.一種用於製造光發射模塊的方法，包括 在管座上安裝半導體雷射器元件；將帽體固定到所述管座並且氣密地密封所述半導體雷射器元件；以及在從所述半導體雷射器元件射出的光的光路上布置光學隔離器， 其中，所述帽體包括筒狀主體以及光透射部，所述光透射部封閉所述主體的一端側的開口，並且被固定到所述主體從而保持與所述主體間的氣密性，在所述固定帽體中，所述主體的另一端側被固定到所述管座，並且在所述布置光學隔離器中，所述光學隔離器被布置在由所述帽體氣密密封的區域內
全文摘要
本發明公開一種光發射模塊和用於製造光發射模塊的方法。該光發射模塊包括管座、在管座上安裝的半導體雷射器元件、固定到管座並且氣密密封半導體雷射器元件的帽體、以及布置在從半導體雷射器元件射出的光的光路上的光學隔離器。該帽體包括筒狀主體，其一端側被固定到管座；以及光透射部，該光透射部位於該光路上，同時封閉該主體的另一端側的開口，並且被固定到該主體從而保持與該主體間的氣密性。該光學隔離器被布置在由帽體氣密密封的區域內部。
文檔編號G02B6/42GK102385123SQ20111026409
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月2日 優先權日2010年9月2日
發明者山田英行, 御田村和宏 申請人:瑞薩電子株式會社