光发射模块和用于制造光发射模块的方法

专利名称：光发射模块和用于制造光发射模块的方法
技术领域：
本发明涉及一种光发射模块和用于制造光发射模块的方法。
背景技术：
作为用于光传输的光学模块，例如，存在在日本特开专利公报NO. 2007-086472 中描述的一种光学模块。在日本特开专利公报NO. 2007-086472中的光学模块包括管座 (stem)、固定到管座的散热器、固定到散热器的半导体激光器、固定到管座的帽体(cap)、在帽体中保持的透镜或者平面窗口以及光学隔离器。通过低熔点玻璃将透镜或者平面窗口粘结到帽体，并且通过透镜或者平面窗口和帽体来气密地密封管座上的半导体激光器。将光学隔离器布置在帽体外侧邻近透镜或者平面窗口。另外，在日本特开专利公报NO. 2004-061870中描述了设置光学隔离器来代替光学模块中的气密密封窗口。

发明内容
另外，从半导体激光器射出的光具有预定的发散角度。本发明的发明人已经认识如下。在日本特开专利公报NO. 2007-086472的结构的情况下，将光学隔离器设置为在帽体外侧邻近透镜或者平面窗口，并且因此，为了有效地接收从光学隔离器射出的光，需要一种在光到达透镜或者平面窗口之前符合出射光的发散的尺寸。然而，光学隔离器是一种高价格的光学元件，并且其尺寸越大，它的造价就越高。 因此，在日本特开专利公报N0. 2007-086472的结构的情况下，光学隔离器的成本和光学模块的成本变高。同时，在日本特开专利公报W). 2004-061870的结构中，由光学隔离器执行的气密密封可能造成光学隔离器的特性的劣化。如这样描述的，难以在抑制对光学隔离器的特性的不利效果的同时，抑制光学隔离器的成本和光学模块的成本的增加。在一个实施例中，提供了一种光发射模块，包括管座、在管座上安装的半导体激光器元件、固定到管座并且气密地密封半导体激光器元件的帽体，以及光学隔离器，该光学隔离器被布置在从半导体激光器元件射出的光的光路上，其中，该帽体包括筒状主体，该筒状主体的一端侧被固定到管座，以及光透射部，该光透射部位于该光路上，同时封闭该主体的另一端侧的开口，并且被固定到主体从而保持与该主体间的气密性，并且该光学隔离器被布置在由帽体气密地密封的区域内部。
根据该光发射模块，光学隔离器被布置在被帽体以气密方式密封的区域(筒状主体部和光透射部)内部。因此，与在帽体外布置光学隔离器的情况相比，半导体激光器元件和光学隔离器变得彼此接近。然后，在已经以一发散角度射出的光的发散过程期间，光学隔离器接收射出的光。因此，与在帽体外侧布置光学隔离器的情况相比，能够使得光学隔离器的面积变小。作为能够使得光学隔离器的面积变小的结果，能够抑制光学隔离器的成本和光发射模块的成本的增加。此外，在光学隔离器被布置在由帽体气密密封的区域内的情况下，气密密封不需要由光学隔离器来执行。因此，能够防止由于光学隔离器执行气密密封而引起的光学隔离器的特性的劣化发生。简言之，能够在抑制对光学隔离器的特性的不利效果的同时，抑制光学隔离器的成本和光学模块的成本的增加。在另一实施例中，提供了一种用于制造光发射模块的方法，包括在管座上安装半导体激光器元件、将帽体固定到管座并且气密地密封半导体激光器元件，以及在从半导体激光器元件射出的光的光路上布置光学隔离器，其中，该帽体包括筒状主体以及光透射部， 该光透射部封闭主体的一端侧的开口并且被固定到该主体，从而保持与该主体间的气密性，在所述固定帽体中，将该主体的另一端侧固定到管座，并且在所述布置光学隔离器中， 该光学隔离器被布置在由帽体气密密封的区域内部。根据本发明，能够在抑制对光学隔离器的特性的不利效果的同时，抑制光学隔离器的成本和光学模块的成本的增加。


从结合附图的特定优选实施例的以下说明，本发明的以上和其它目的、优点和特征将更加明显，其中图1是根据第一实施例的光发射模块的横截面视图；图2A和图2B是图示光学隔离器相对于帽体的布置的视图；图3是示意性地图示出射光的传播方面的视图；图4是根据第二实施例的光发射模块的横截面视图；图5是根据第三实施例的光发射模块的横截面视图；图6是根据第四实施例的光发射模块的横截面视图；图7A和图7B是图示光学隔离器相对于帽体的布置的视图；图8是根据第五实施例的光发射模块的横截面视图；图9是根据第六实施例的光发射模块的横截面视图；图10是根据第七实施例的光发射模块的横截面视图；图IlA和图IlB是图示光学隔离器相对于子底座的布置的视图；图12是根据第八实施例的光发射模块的横截面视图；图13是根据第九实施例的光发射模块的横截面视图；图14A和图14B是用于解释根据第一修改的光发射模块的视图；图15A和图15B是用于解释根据第二修改的光发射模块的视图；图16A和图16B是用于解释根据第三修改的光发射模块的视图；页图17A和图17B是用于解释根据第四修改的光发射模块的视图；图18A和图18B是用于解释根据第五修改的光发射模块的视图；图19A和图19B是用于解释根据第六修改的光发射模块的视图；以及图20A和图20B是用于解释根据第七修改的光发射模块的视图。
具体实施例方式现在将在这里参考说明性实施例描述本发明。本领域技术人员将认识到，可以使用本发明的教导来实现很多替代实施例，并且本发明不限制于为了解释性的目的而图示的实施例。在下文中，将使用附图来描述本发明的实施例。应该注意，在所有的附图中，将相同的附图标记来指示类似的构成元件，并且将不重复其描述。[第一实施例]图1是根据第一实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块包括管座10、在管座10上安装的半导体激光器元件 20、固定到管座10并且气密地密封半导体激光器元件20的帽体30以及光学隔离器40，该光学隔离器40被布置在从半导体激光器元件20射出的光的光路上，其中，帽体30包括筒状主体31，其一个端侧被固定到管座10 ；以及光透射部(在本实施例中为非球面透镜32)， 该光透射部位于该光路上，同时封闭主体31的另一端侧的开口 33，并且被固定到主体31从而保持与主体31间的气密性；以及光学隔离器40，该光学隔离器40被布置在帽体30气密密封的区域内。在下文中，将给出详细说明。根据本实施例的光发射模块被安装在小型可插拔(SFP)双向光组件(BOSA)等中。管座10包括平坦盘状管座基部11、管座块12以及从管座基部11的另一表面凸出的多个引脚13，该管座块12与管座基部11整体地被设置以便从管座基部11的一个表面直立。子底座(sub-mount) 50被固定到管座块12。子底座50是通过在具有高导热率和优良热辐射性质的诸如陶瓷基板或者Si基板的基部上形成薄膜电极图案(电路图案)、AuSn薄膜等所获得的元件。AuSn薄膜例如在子底座50的每一侧上形成。在该情况下，一个AuSn薄膜用于将半导体激光器元件20焊接到子底座50上，并且另一 AuSn薄膜用于将子底座50焊接到管座块12上。由半导体激光器元件20产生的热通过子底座50被辐射到管座10。此外，子底座50还用作缓冲功能，以减轻由于在管座10和半导体激光器元件20之间的热膨胀系数的差异而导致的热应力施加的不利效果。半导体激光器元件20被固定到子底座50。半导体激光器元件20从其一个端表面射出激光(出射光)。半导体激光器元件20被布置得使得该出射光的取向垂直于管座基部 11。另外，半导体激光器元件20通过子底座50的薄膜电极图案和在管座块12上形成的电极图案与引脚13电连接。当将预定电信号输入引脚13中时，半导体激光器元件20从发光表面射出光。即，光发射模块将电信号转换成光信号。如上所述，帽体30包括筒状主体31和封闭帽体30的开口 33的非球面透镜32。即，在本实施例中，帽体30是具有透镜的帽体。在主体31的一端处形成固定到管座基部11的凸缘状凸缘部分31a。通过电阻焊将凸缘部分31a固定到管座基部11，使得主体31被固定到管座10。执行电阻焊的原因在于确保在凸缘部分31a和管座基部11之间的气密性，从而获得高可靠性。在主体31的另一端侧上形成用于将非球面透镜32固定到主体31的固定部分 31b。固定部分31b是朝着主体31的中心侧(在使得主体31的内径更小的方向上)凸出的环形部分。与其它部分相比，主体31在固定部分31b中具有更小的直径。非球面透镜32具有作为形成为平坦的平坦表面32a的一个表面以及以凸形弯曲形状形成的另一个表面。非球面透镜32会聚从半导体激光器元件20发射的光。S卩，在本实施例中，光透射部是被形成为具有一个平坦表面的会聚透镜。非球面透镜32的直径被设置得大于固定部分31b的内径，并且被设置得小于主体 31中的除了固定部分31b之外的部分的内径。非球面透镜32例如由玻璃制成。将非球面透镜32固定到主体31，使得其平坦表面32a面对半导体激光器元件20 侧。更具体地，平坦表面32a邻接固定部分31b (在图1中邻接固定部分31b的右侧表面)。将非球面透镜32固定到主体31优选地例如通过低熔点玻璃34进行接合来执行。 在这里，低熔点玻璃34是具有等于或者小于600摄氏度的玻璃转化点的玻璃。通过使用低熔点玻璃34来将非球面透镜32固定到主体31能够在主体31和非球面透镜32之间产生高气密性。应当注意，低熔点玻璃34的熔点低于非球面透镜32的熔点。在这里，在光发射模块内的半导体激光器元件20对于反射的回射光是敏感的，并且当在图1中从半导体激光器元件20发射的光在光纤(未示出)的光接收表面或者另一非连续界面上被反射并且回射光进入半导体激光器元件20中时，半导体激光器元件20的操作变得不稳定。为了抑制反射的回射光进入半导体激光器元件20，光学隔离器40被置于根据本实施例的光发射模块内。光学隔离器40是具有仅在一个方向上允许光通过并且在相反方向上阻挡光的功能的光学器件。光学隔离器40被构成为具有例如一对光偏振器41、法拉第旋转器42和磁体43。法拉第旋转器42位于该对光偏振器41之间。该对光偏振器41和法拉第旋转器42 构成单元44。应当注意，单元44的外周层叠有粘合剂。此外，磁体43如此层叠地被布置在单元44外周。单元44位于从半导体激光器元件20发射的光的光路上。而且，光学隔离器 40可以用金红石单晶体来替代光偏振器41。而且，光学隔离器40可以是不具有磁体43的类型。光学隔离器40的光偏振器41 (或者金红石单晶体)和法拉第旋转器42每一个均通过从大的扁平材料切除具有预定尺寸的多个小片而形成。因此，光偏振器41 (或者金红石单晶体)和法拉第旋转器42分别具有越小的面积，则能够获取越多小片并且成本越低， 并且因此优选地设计具有小面积的光学隔离器40。在本实施例中，将光学隔离器40固定到非球面透镜32的平坦表面32a。S卩，将光学隔离器40固定到光透射部(非球面透镜32)在半导体激光器元件20侧的表面(平坦表面 32a)。为了防止在光学隔离器40和邻近在半导体激光器元件20侧的非球面透镜32的固定部分31b之间的干涉，光学隔离器40的外部形状被设置得小于固定部分31b的内径。在固定部分31b的内周和光学隔离器40的外周之间存在间隙。图2A和图2B是图示光学隔离器40相对于帽体30的布置的视图。图2A是仅图示从在图1中示出的构造提取的帽体30和光学隔离器40的横截面视图，并且图2B是在图2A的箭头A的方向上看到的帽体30和光学隔离器40的视图。如在图2B中所示，在本实施例中，例如，磁体43以筒状形状(例如，筒形形状)形成，并且将由该对光偏振器41(或者金红石单晶体)和法拉第旋转器42(图2A)构成的单元44插入磁体43内部的中空中。图3是示意性地图示从半导体激光器元件20发射的光的传播方面的视图。在本实施例中，出射光通过光学隔离器40入射在非球面透镜32上，并且由非球面透镜32会聚。在图3中，出射光的光路1由灰色阴影来图示。出射光在一定区间中相对急剧地(以图3的发散角度θ )发散，直至由非球面透镜32会聚，并且在出射光已经由非球面透镜32会聚之后的区间中，出射光在区域中相对轻缓地变窄。为此，以非球面透镜32为基准，与通过在与半导体激光器元件20相对的一侧上布置光学隔离器40相比，通过在半导体激光器元件20侧上布置光学隔离器40，能够使得光学隔离器40更小。应当注意，在半导体激光器元件20的发光表面(从其射出光的表面)和光学隔离器40之间的间隙C(图3)优选地例如从0. 14士0. 12。以上间隙C通过下述来获得优选地确保间隙C最小为0. 02mm ；并且在现有条件下，半导体激光器元件20的安装准确度近似士0. 05mm，非球面透镜32相对于帽体30的位置变化近似士0. 1mm，将光学隔离器40固定到非球面透镜32的树脂(粘合剂)的厚度近似士0. 02mm,并且这些的平方和的平方根是士 0· 12mm0接下来，将描述一种用于制造根据本实施例的光发射模块的方法。该制造方法包括在管座10上安装半导体激光器元件20、将帽体30固定到管座10并且气密地密封半导体激光器元件20、以及在从半导体激光器元件20发射的光的光路上布置光学隔离器40。帽体30包括筒状主体31以及光透射部(例如非球面透镜3 ，该光透射部封闭主体31的一端侧的开口 33并且被固定到主体31从而保持与主体31间的气密性。主体31的另一端侧在固定帽体30的步骤中被固定到管座10，并且光学隔离器40在布置光学隔离器40的步骤中被布置在由帽体30气密地密封的区域内。首先，半导体激光器元件20被安装在管座10上。更具体地，子底座50被固定到管座10的管座块12上，并且半导体激光器元件20被固定到子底座50上。同时，产生帽体30，并且此外，将光学隔离器40固定到帽体30的非球面透镜32的平坦表面32a。在这里，非球面透镜32通过低熔点玻璃34被接合到主体31，以产生帽体30。应当注意，非球面透镜32可以利用粘合剂被接合到主体31。同时，光学隔离器40例如通过热固性粘合剂被接合到非球面透镜32。在这里，在光学隔离器40由前述单元44和磁体43构成的情况下，优选的是首先将单元44接合到非球面透镜32，并且然后将磁体43接合到非球面透镜32。接下来，通过将帽体30固定到管座10，由帽体30来气密地密封半导体激光器元件20，同时光学隔离器40被布置在从半导体激光器元件20发射的光的光路上。以该方式，获得光发射模块。接下来，将描述操作。当将电信号输入到引脚13中时，半导体激光器元件20将电信号转换成光信号，并且然后输出该信号。从半导体激光器元件20输出的出射光(光信号)通过光学隔离器40入射在非球面透镜32上，并且光由非球面透镜32会聚，并且被输出到帽体30外部。因为光学隔离器40被布置在由帽体30气密密封的区域内，所以与光学隔离器40被布置在帽体30外侧的情况相比，半导体激光器元件20和光学隔离器40相互接近。然后，在以发散角度θ发散已经被发射的光的过程期间，光学隔离器40接收出射光。因此，与光学隔离器40被布置在帽体30外侧的情况相比，能够使得光学隔离器40的面积小。因此，能够抑制光学隔离器40的成本和光发射模块的成本的增加。在这里，在日本特开专利公报NO. 2004-061870中，帽体被光学隔离器气密地密封，但是在该结构中，当通过使用用于气密密封的低熔点玻璃来将光学隔离器接合到帽体时，在低熔点玻璃熔化时的热的影响下，光学隔离器的功能可能丧失。或者可能地，光学隔离器可能由于在光学隔离器和低熔点玻璃之间的线性膨胀系数的差异而被损坏。而且，当光学隔离器具有磁体时，磁体的特性还可能由于热量而劣化。另外，当从低熔点玻璃或者另一粘合剂层向光学隔离器施加横向负载(在与出射光的行进方向垂直的方向上的负载)时，光学隔离器的特性可能由于光弹性效应而改变(劣化)。如这样描述的，在日本特开专利公报NO. 2004-061870的结构中，各种不利效果被施加，诸如通过光学隔离器执行气密密封所引起的光学隔离器40特性的劣化。与此相反，在本实施例中，因为光学隔离器40被布置在由帽体30气密方式密封的区域内，所以气密密封不需要由光学隔离器40来执行。因此，能够防止各种不利效果的施加诸如由于光学隔离器40执行气密密封而引起的光学隔离器40特性的劣化。根据如此描述的第一实施例，因为光学隔离器40被布置在帽体30气密密封的区域内，所以与光学隔离器40被布置在帽体30外侧的情况相比，能够使得光学隔离器40的面积小。因此，能够抑制光学隔离器40的成本和光发射模块的成本的增加。而且，能够防止各种不利效果的施加，诸如由于光学隔离器40执行气密密封而引起的光学隔离器40的特性的劣化。而且，光学隔离器40被固定到在半导体激光器元件20侧的光透射部(非球面透镜32)的表面(平坦表面32a)。更具体地，光透射部是被形成为具有一个平坦表面的会聚透镜(非球面透镜32)，而且光学隔离器40被固定到平坦表面32a。即，光学隔离器40的端表面在平行于从半导体激光器元件20发射的光的光路的方向上被接合到由帽体30气密密封的区域内部的任何位置，使得光学隔离器40被固定。由此能够实现下述结构，其中粘合剂等基本上没有对光学隔离器40施加横向负载(在与出射光的行进方向垂直的方向上的负载)。因此，能够抑制由于光弹性效应而导致的光学隔离器40的特性的改变(劣化)。而且，能够在光学隔离器40已经并入帽体30中之后执行对准(光轴调节)，由此便于光发射模块的组装。而且，在本实施例中，透镜(非球面透镜3 被与帽体30整体地设置，并且由此与在以后述及的第四到第六实施例相比，能够使得光发射模块的长度(在出射光的行进方向上的长度)小。[第二实施例]图4是根据第二实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块除了根据第一实施例的光发射模块(图1)的结构之外还具有外部保持器60、光纤支撑件61、保持器64和具有光纤的插针(ferrule) 62。外部保持器60以筒状(例如筒形形状)形成，并且帽体30的主体31被装配到外部保持器60的一个轴部(例如图4的左半部)中。此外，外部保持器60的一个端表面邻接凸缘部分31a。将光纤支撑件61固定到外部保持器60的另一端表面。将保持器64装配到光纤支撑件61。具有光纤的插针62被固定在保持器64内部。具有光纤的插针62在内部保持光纤(未示出)。光纤的顶端表面被暴露至作为具有光纤的插针62的一个端表面的光接收表面63。外部保持器60被预先固定到帽体30，并且此后，对准具有光纤的插针62，使得光接收表面63被布置在图3中所述的光的会聚位置2附近。在这样的对准状态中，光纤支撑件61通过钇铝石榴石(YAG)焊等被固定到外部保持器60。因此半导体激光器元件20通过光学隔离器40和非球面透镜32与具有光纤的插针62内部的光纤光耦合。通过如此描述的第二实施例，还能够获得与第一实施例类似的效果。应当注意，在日本特开专利公报NO. 2007-086472的结构的情况下，光学隔离器被布置在帽体外侧，并且因此，例如在为了固定具有光纤的插针的目的而将外部保持器固定到帽体时，有必要慎重地执行操作，从而不会不注意地触摸光学隔离器而由此对光学隔离器的接合表面造成损坏。与此相反，在本实施例中，光学隔离器40被布置在由帽体30气密密封的区域内部，由此在为了固定具有光纤的插针62的目的而将外部保持器60固定到帽体30时便于操控。[第三实施例]图5是根据第三实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块除了根据第一实施例的光发射模块(图1)的结构之外还具有插座66。插座66通过接合剂(例如粘合剂，)65被固定到帽体30的主体31的外周表面。插座66是通常用于插入和固定具有光纤的插针67的元件，并且具有光纤的插针67能够被插入插座66的插入/固定部分68中并且从插座66的插入/固定部分68中抽出。具有光纤的插针67被称为插塞插针，并且在内部保持光纤69。通过将具有光纤的插针67插入并且固定到插座66中，光纤69通过插座66的开口 66a、球面透镜32和光学隔离器40与半导体激光器元件20光耦合。通过如此描述的第三实施例，也能够获得与第一实施例类似的效果。此外，光学隔离器40被布置在由帽体30气密密封的区域内部，由此在将插座66固定到帽体30时便于操控。[第四实施例]图6是根据第四实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块在帽体30的结构方面不同于以上第一实施例，并且在其它方面，如在第一实施例中进行构造。在本实施例中，帽体30具有平面窗口 35而不是非球面透镜32。S卩，在本实施例中，帽体30是平面窗口帽体。平面窗口 35由诸如玻璃的透明材料构成，并且其每个表面均被形成为平坦的。此外，在本实施例中，在与形成凸缘部分31a的端部相对的一侧的主体31的端部处形成主体31的固定部分31b。平面窗口 35通过低熔点玻璃34被接合到固定部分31b。由此，在平面窗口 35和主体31之间的气密性得以保持。将光学隔离器40固定到平面窗口 35的一个表面(在半导体激光器元件20侧的表面)。还在本实施例中，例如，利用热固性粘合剂来固定光学隔离器40。图7A和图7B是图示光学隔离器40相对于帽体30的布置的视图。在这里，图7A是仅图示从图6中图示的构造中提取的帽体30和光学隔离器40的截面视图，并且图7B是在图7A的箭头A的方向上所看到的帽体30和光学隔离器40的视图。在本实施例中，光学隔离器40也如在第一实施例中一样被构造。如何将光学隔离器40固定到平面窗口 35类似于在第一实施例中的用于将光学隔离器40固定到非球面透镜32的方法。此外，在半导体激光器元件20的发光表面和光学隔离器40之间的间隙C类似于在第一实施例中的间隙。应该注意，在本实施例中，将从半导体激光器元件20发射的光会聚到外部光纤(未示出)上的透镜(未示出)被布置在帽体30外侧。通过如此描述的第四实施例，能够获得与第一实施例类似的效果。此外，在本实施例中，因为透镜与帽体30分开地布置，所以与以上第一到第三实施例相比，设计透镜的灵活性很高。而且，因此还能够预期成本降低。[第五实施例]图8是根据第五实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块除了根据第四实施例的光发射模块(图6)的结构之外具有外部保持器60、光纤支撑件61、保持器64、具有光纤的插针62、透镜保持器70和透镜71。外部保持器60、光纤支撑件61、保持器64和具有光纤的插针62类似于在以上第二实施例中的那些。透镜保持器70以圆柱形形状形成，并且被固定到外部保持器60的内周。此外，透镜71被固定到透镜保持器70的内周。在本实施例中，半导体激光器元件20通过光学隔离器40、平面窗口 35和透镜71与具有光纤的插针62中的光纤光耦合。通过如此描述的第五实施例，也能够获得与第四实施例类似的效果。此外，通过在透镜71中作出适当的改变，能够改变具有光纤的插针62接收光的最佳位置，从而按需要改变光发射模块的全长。此外，在本实施例中，透镜71在两个面，前表面和后表面，上具有分别的弯曲面，由此增强在设计中的灵活性。而且，由于如与设置一个弯曲表面的情况相比，会聚从半导体激光器元件20发射的光的能力很高，所以还能够进一步增强到具有光纤的插针62中的光纤的光透射率。[第六实施例]图9是根据第六实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块除了根据第四实施例的光发射模块(图6)的结构之外还具有插座66。透明元件72在插座66中被整体地设置，并且透明元件72具有透镜73。另外，插座66由金属或者树脂构成，并且透明元件72由树脂或者玻璃构成。通过接合剂(例如粘合剂)65将插座66固定到帽体30的主体31的外周表面。具有光纤的插针67能够被插入插座66的插入/固定部分68中和从插座66的插入/固定部分68抽出。通过将具有光纤的插针67插入和固定到插座66的插入/固定部分68中，光纤69通过透明元件72、其透镜73、平面窗口 35和光学隔离器40与半导体激光器元件20光耦合。通过如此描述的第六实施例，也能够获得与第四实施例类似的效果。此外，因为插座66被构造为包括透镜73，所以如与分开地形成透镜的情况相比，能够减少元件的数目，从而减少光发射模块的成本。[第七实施例]图10是根据第七实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块与以上第四实施例的不同之处在于，光学隔离器40被布置在子底座50上，并且在其它方面，如在第四实施例中那样被构造。因为当光学隔离器40被暴露于高温时，光学隔离器40在它的功能方面可能劣化，所以为了将光学隔离器40固定到子底座50，能够引用下述方法，其中通过AuSn薄膜将半导体激光器元件20焊接到子底座50上，并且通过另一 AuSn薄膜将子底座50焊接到管座10的管座块12上，并且此后，利用热固性粘合剂将光学隔离器40固定到子底座50。图IlA和图IlB是图示光学隔离器40相对于子底座50的布置的示例的视图，其中图IlA是侧视图，并且图IlB是在图IlA的箭头B的方向上所看到的子底座50和光学隔离器40的视图。在本实施例中，如图IlA和图IlB中所示，例如通过在由一对光偏振器41(或者金红石单晶体)和法拉第旋转器42 (参见图2A)构成的单元44的两侧上布置一对磁体43来构造光学隔离器40。即，单元44和该对磁体43被分别地固定到子底座50上。该单元44位于从半导体激光器元件20发射的光的光路上。应当注意，在本实施例中，表示了下述示例，其中在其上安装光学隔离器40和半导体激光器元件20的子底座50的表面是平坦的。在本实施例中，在半导体激光器元件20的发光表面和光学隔离器40的单元44之间的间隙C优选地例如从0. 09士0. 07mm。以上间隙C从下述获得优选地确保间隙C最小为0. 02mm ；并且在现有条件中，半导体激光器元件20的安装准确度近似士0. 05mm，光学隔离器40的安装准确度也近似士0. 05mm,并且这些平方和的平方根是士0. 07mm。根据本实施例，能够获得与第一实施例类似的效果，并且此外，因为光学隔离器40被安装在子底座50上，所以与在以上每一个实施例中相比，能够使得半导体激光器元件20和光学隔离器40进一步地更加彼此接近。因此，与在以上每一个实施例中相比，能够使得光学隔离器40的面积进一步地更小，从而与在以上每一个实施例中相比，进一步更大地降低光学隔离器40的成本。另外，在包括该对光偏振器41 (或者金红石单晶体)和法拉第旋转器42的单元44中，一个端表面(图10的下表面)通过热固性粘合剂被固定到子底座50上，而除了该一个表面之外的表面是开放的(未被固定)。这能够抑制由于对单元44施加横向负载而导致的单元44的变形，由此基本上防止了由于如上所述的这种光弹性效应而导致的光学隔离器40的特性的改变的发生。[第八实施例]图12是根据第八实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块除了根据第七实施例的光发射模块(图10)的结构之外还包括外部保持器60、光纤支撑件61、保持器64、具有光纤的插针62、透镜保持器70和透镜71。外部保持器60、光纤支撑件61、保持器64、具有光纤的插针62、透镜保持器70和透镜71类似于在以上第五实施例中的那些。在本实施例中通过光学隔离器40、平面窗口 35和透镜71将半导体激光器元件20与具有光纤的插针62中的光纤光耦合。通过如此描述的第八实施例，也获得与第七实施例类似的效果。[第九实施例]图13是根据第九实施例的光发射模块的横截面视图。根据本实施例的光发射模块除了根据第七实施例的光发射模块(图10)的结构之外还具有插座66。插座66类似于在第六实施例中的插座。通过将具有光纤的插针67插入并且固定到插座66的插入/固定部分68中，通过透明部件72、其透镜73、平面窗口 35和光学隔离器40来将光纤69与半导体激光器元件20光耦合。通过如此描述的第九实施例，也能够获得与第七实施例类似的效果。〈第一修改〉图14A和14B是用于解释根据第一修改的光发射模块的视图。在这里，图14A是仅图示根据第一修改的光发射模块的帽体30和光学隔离器40的横截面视图，并且图14B是在图14A的箭头A的方向上所看到的帽体30和光学隔离器40的视图。虽然在以上第一到第三实施例中的每一个实施例中描述了其中具有磁体43的类型的光学隔离器40被固定到非球面透镜32的示例，但是如在图14A和图14B中所示，不具有磁体43的类型的光学隔离器40可以被固定到非球面透镜32的平坦表面32a。〈第二修改〉图15A和15B是用于解释根据第二修改的光发射模块的视图。在这里，图15A是仅图示根据第二修改的光发射模块的帽体30和光学隔离器40的横截面视图，并且图15B是在图15A的箭头A的方向上所看到的帽体30和光学隔离器40的视图。虽然在以上第四到第六实施例中的每一个实施例中描述了其中具有磁体43的类型的光学隔离器40被固定到平面窗口 35的示例，但是如在图15A和15B中所示，不具有磁体43的类型的光学隔离器40可以被固定到平面窗口 35的一个表面。〈第三修改〉图16A和图16B是用于解释根据第三修改的光发射模块的视图。在这里，图16A是仅图示根据第三修改的光发射模块的子底座50、半导体激光器元件20和光学隔离器40的侧视图，并且图16B是在图16A的箭头B的方向上所看到的子底座50和光学隔离器40的视图。虽然在以上第七到第九实施例中的每一个实施例中描述了其中子底座50的上表面是平坦表面的示例，但是如在图16A和16B中所示，在第三修改中，台阶51在子底座50的上表面上形成，从而在比光学隔离器40更高的水平上布置半导体激光器元件20。另外，优选的是，使得半导体激光器元件20的发光表面与光学隔离器40的中心部相对。如这样描述的，从半导体激光器元件20发射的光以预定的发散角度θ发散，并且利用所进行的这样的布置，与在以上第七到第九实施例中相比，能够更加有效率地允许出射光入射在光学隔离器40上，从而增强出射光的使用效率。〈第四修改〉图17Α和17Β是用于解释根据第四修改的光发射模块的视图。在这里，图17Α是仅图示根据第四修改的光发射模块的子底座50、半导体激光器元件20和光学隔离器40的侧视图，并且图17Β是在图17Α的箭头B的方向上所看到的子底座50和光学隔离器40的视图。虽然在以上第三修改中描述了其中在子底座50的上表面上形成台阶51的示例，但是在第四修改中，在子底座50的上表面上形成倾斜表面52。该倾斜表面52从半导体激光器元件20的布置区域朝着光学隔离器40的布置区域倾斜。另外，优选的是，使得半导体激光器元件20的发光表面与光学隔离器40的中心部相对。如这样描述的，从半导体激光器元件20发射的光以预定的发散角度θ发散，并且利用所进行的这样的布置，与在以上第三修改中相比，能够更加有效地允许出射光入射在光学隔离器40上，从而增强出射光的使用效率。〈第五修改〉图18Α和18Β是用于解释根据第五修改的光发射模块的视图。在这里，图18Α是仅图示根据第五修改的光发射模块的子底座50、半导体激光器元件20和光学隔离器40的侧视图，并且图18Β是在图18Α的箭头B的方向上所看到的子底座50和光学隔离器40的视图。虽然在以上第七到第九实施例中的每一个实施例中描述了其中具有磁体43的类型的光学隔离器40被安装在子底座50上的示例，但是如在图18Α和18Β中所示，不具有磁体43的类型的光学隔离器40可以被安装在子底座50上。〈第六修改〉图19Α和19Β是用于解释根据第六修改的光发射模块的视图。在这里，图19Α是仅图示根据第六修改的光发射模块的子底座50、半导体激光器元件20和光学隔离器40的侧视图，并且图19Β是在图19Α的箭头B的方向上所看到的子底座50和光学隔离器40的视图。虽然在以上第三修改中描述了其中具有磁体43的类型的光学隔离器40被安装在具有台阶51的子底座50上的示例，但是如在图19Α和19Β中所示，不具有磁体43的类型的光学隔离器40可以被安装在具有台阶51的子底座50上。〈第七修改〉图20Α和20Β是用于解释根据第七修改的光发射模块的视图。在这里，图20Α是仅图示根据第七修改的光发射模块的子底座50、半导体激光器元件20和光学隔离器40的侧视图，并且图20Β是在图20Α的箭头B的方向上看到的子底座50和光学隔离器40的视图。虽然在以上第四修改中描述了其中具有磁体43的类型的光学隔离器40被安装在具有倾斜表面52的子底座50上的实例，但是如在图20Α和20Β中所示，不具有磁体43的类型的光学隔离器40可以被安装在具有倾斜表面52的子底座50上。显然本发明不限于以上实施例，并且可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下进行修改和改变。
权利要求
1.一种光发射模块，包括管座；在所述管座上安装的半导体激光器元件；帽体，所述帽体被固定到所述管座并且气密地密封所述半导体激光器元件；以及光学隔离器，所述光学隔离器被布置在从所述半导体激光器元件射出的光的光路上， 其中，所述帽体包括；筒状主体，所述筒状主体的一端侧被固定到所述管座，以及光透射部，所述光透射部位于所述光路上，同时封闭所述主体的另一端侧的开口，并且被固定到所述主体从而保持与所述主体间的气密性，并且所述光学隔离器被布置在由所述帽体气密密封的区域内部。
2.根据权利要求1所述的光发射模块，其中所述光学隔离器被固定到所述光透射部的在所述半导体激光器元件侧的表面。
3.根据权利要求2所述的光发射模块，其中所述光透射部是会聚透镜，所述会聚透镜的一个表面被形成为平坦的，并且所述光学隔离器被固定到所述会聚透镜的平坦表面。
4.根据权利要求2所述的光发射模块，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个表面都是平坦的。
5.根据权利要求1所述的光发射模块，进一步包括被固定到所述管座的子底座， 其中，所述半导体激光器元件和所述光学隔离器被固定到所述子底座。
6.根据权利要求1到5中的任何一项所述的光发射模块，其中，在与所述光路平行的方向上所述光学隔离器的端表面被接合到在由所述帽体气密密封的区域内的任何位置，使得所述光学隔离器被固定。
7.根据权利要求1所述的光发射模块，进一步包括 被固定到所述帽体的保持器元件；以及具有光纤的插针，所述具有光纤的插针在内部保持光纤并且被固定到所述保持器元件，其中，所述半导体激光器元件与所述具有光纤的插针中的光纤光耦合。
8.根据权利要求1所述的光发射模块，进一步包括被固定到所述帽体的插座。
9.一种用于制造光发射模块的方法，包括 在管座上安装半导体激光器元件；将帽体固定到所述管座并且气密地密封所述半导体激光器元件；以及在从所述半导体激光器元件射出的光的光路上布置光学隔离器， 其中，所述帽体包括筒状主体以及光透射部，所述光透射部封闭所述主体的一端侧的开口，并且被固定到所述主体从而保持与所述主体间的气密性，在所述固定帽体中，所述主体的另一端侧被固定到所述管座，并且在所述布置光学隔离器中，所述光学隔离器被布置在由所述帽体气密密封的区域内
全文摘要
本发明公开一种光发射模块和用于制造光发射模块的方法。该光发射模块包括管座、在管座上安装的半导体激光器元件、固定到管座并且气密密封半导体激光器元件的帽体、以及布置在从半导体激光器元件射出的光的光路上的光学隔离器。该帽体包括筒状主体，其一端侧被固定到管座；以及光透射部，该光透射部位于该光路上，同时封闭该主体的另一端侧的开口，并且被固定到该主体从而保持与该主体间的气密性。该光学隔离器被布置在由帽体气密密封的区域内部。
文档编号G02B6/42GK102385123SQ20111026409
公开日2012年3月21日 申请日期2011年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者山田英行, 御田村和宏 申请人:瑞萨电子株式会社