JP2006301597A - Laser apparatus and method for assembling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレーザー装置、特に詳細には、パッケージ内に収容した半導体レーザーから発せられたレーザービームを光ファイバーに結合させるようにしたレーザー装置に関するものである。 The present invention relates to a laser device, and more particularly to a laser device in which a laser beam emitted from a semiconductor laser housed in a package is coupled to an optical fiber.
また本発明は、上述のようなレーザー装置を組み立てる方法に関するものである。 The present invention also relates to a method for assembling the laser device as described above.
従来、例えば特許文献1および2に示されるように、複数本のレーザービームを1本の光ファイバーに入力させて合波することにより、高出力のレーザービームを得るようにしたレーザー装置が知られている。このレーザー装置は基本的に、複数本のレーザービームを発する1つまたは複数の半導体レーザーと、1本の光ファイバーと、上記半導体レーザーから出射した複数本のレーザービームを集光した上で光ファイバーの入射端に照射させる集光光学系とから構成されている。 Conventionally, as shown in Patent Documents 1 and 2, for example, there is known a laser apparatus that obtains a high-power laser beam by inputting a plurality of laser beams into a single optical fiber and combining them. Yes. This laser apparatus basically includes one or more semiconductor lasers that emit a plurality of laser beams, one optical fiber, and a plurality of laser beams emitted from the semiconductor laser, and then the incidence of the optical fiber. It is comprised from the condensing optical system irradiated to an edge.
また、例えば特許文献3に示されるように、特に複数本のレーザービームを1本に合波することはしないで、1つの半導体レーザーから発せられたレーザービームを集光光学系で集光して光ファイバーに結合させるようにしたレーザー装置も知られている。 For example, as disclosed in Patent Document 3, a laser beam emitted from one semiconductor laser is condensed by a condensing optical system without particularly combining a plurality of laser beams into one. Laser devices that are coupled to optical fibers are also known.
上記半導体レーザーおよび集光光学系は、ゴミ、ダストなどによる汚染防止等のためにパッケージ内に気密封止されることが多い。そしてその場合、半導体レーザーや、集光光学系を構成する集光レンズ等の光学部品は、パッケージ側に固定された固定部材やホルダ等に接着剤や半田を用いて固定されるのが一般的である。また、そのようなパッケージが用いられる場合、光ファイバーは、その入射端が集光光学系に対向する状態にして該パッケージに固定されるが、その固定にも上記接着剤や半田が採用されることが多い。なお特許文献2には、接着剤を用いて光ファイバーをパッケージに固定する構造の一例が示されている。
ところで、上述のようなパッケージあるいはそれに固定された固定部材に半導体レーザーや光学部品を固定する場合、その固定に半田や接着剤を利用すると、半導体レーザーの出力や寿命が低下したり、光ファイバーと高精度に位置合わせする必要がある集光レンズ等の位置精度が、本来必要な誤差1μm程度まで確保できず、誤差が数μm程度まで拡大してしまうという問題が認められる。 By the way, when a semiconductor laser or an optical component is fixed to the package as described above or a fixing member fixed to the package, if a solder or an adhesive is used for the fixing, the output or life of the semiconductor laser is reduced, or the optical fiber and the optical component are reduced. There is a problem that the positional accuracy of a condenser lens or the like that needs to be aligned with accuracy cannot be ensured to an originally required error of about 1 μm, and the error increases to about several μm.
本発明は上記の事情に鑑みて、半導体レーザーの出力や寿命を高く確保でき、そして集光光学系を構成する光学部品を高い位置精度で固定することができるレーザー装置、およびその組立方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, the present invention provides a laser device that can secure a high output and long life of a semiconductor laser, and can fix an optical component constituting a condensing optical system with high positional accuracy, and an assembling method thereof. The purpose is to do.
本発明によるレーザー装置は、半導体レーザーや光学部品の固定に半田や接着剤を利用するものであるが、固定対象物に応じてそれらを使い分けて課題を解決するようにしたものであり、より詳しくは、前述したように、
半導体レーザーと、
光ファイバーと、
前記半導体レーザーから出射したレーザービームを集光して、前記光ファイバーの入射端に照射させる集光光学系と、
この集光光学系および前記半導体レーザーを内部に固定して収容するとともに、前記光ファイバーを、その前記入射端が集光光学系に対向する状態に固定したパッケージとを備えてなるレーザー装置において、
前記パッケージあるいはそれに固定された固定部材に対して、前記集光光学系を構成する光学部品が薄層接着剤(乾燥後の膜厚が2μm以下である接着剤と定義する)によって固定され、前記半導体レーザーが半田によって固定されていることを特徴とするものである。
The laser device according to the present invention uses a solder or an adhesive for fixing a semiconductor laser or an optical component, but solves the problem by properly using them depending on the object to be fixed. As mentioned above,
A semiconductor laser,
With optical fiber,
A condensing optical system that condenses the laser beam emitted from the semiconductor laser and irradiates the incident end of the optical fiber;
In the laser apparatus comprising the condensing optical system and the semiconductor laser fixedly housed therein, and the optical fiber having a package in which the incident end is fixed to face the condensing optical system,
The optical component constituting the condensing optical system is fixed to the package or a fixing member fixed thereto by a thin layer adhesive (defined as an adhesive having a thickness of 2 μm or less after drying), The semiconductor laser is fixed by solder.
なお、半導体レーザーが固定される固定部材および、上記の光学部品が固定される固定部材は、共に半田によってパッケージに固定されることが望ましい。 The fixing member to which the semiconductor laser is fixed and the fixing member to which the optical component is fixed are preferably fixed to the package by soldering.
また本発明のレーザー装置においては、上記固定部材に薄層接着剤によってホルダが固定され、このホルダに、薄層接着剤によって集光光学系を構成する光学部品が固定されることが望ましい。 In the laser apparatus of the present invention, it is preferable that a holder is fixed to the fixing member by a thin layer adhesive, and an optical component constituting the condensing optical system is fixed to the holder by the thin layer adhesive.
また本発明のレーザー装置においては、半導体レーザーだけでなく、該半導体レーザーを含む複数の要素が半田によってパッケージあるいはそれに固定された固定部材に固定されてもよく、その場合は、それらの要素を各々固定する半田として、互いに同じものが用いられてもよいし、あるいは融点が互いに異なるものが用いられてもよい。 In the laser apparatus of the present invention, not only the semiconductor laser but also a plurality of elements including the semiconductor laser may be fixed to the package or a fixing member fixed thereto by soldering. As the solder to be fixed, the same solder may be used, or solders having different melting points may be used.
一方、本発明によるレーザー装置の組立方法は、上に説明した通りの本発明によるレーザー装置を組み立てる方法において、半田によって固定される要素を固定した後に、薄層接着剤によって固定される要素を固定することを特徴とするものである。 On the other hand, the laser device assembly method according to the present invention is a method of assembling the laser device according to the present invention as described above, and after fixing the element fixed by solder, the element fixed by the thin layer adhesive is fixed. It is characterized by doing.
なお、この本発明によるレーザー装置の組立方法において、互いに融点が異なる複数種の半田が用いられる場合には、融点がより高い第1の半田を用いる固定作業が終了してから、融点がより低い第2の半田を用いる固定作業を、第1の半田の融点未満の温度で第2の半田を溶融させて行うことが望ましい。 In the laser device assembling method according to the present invention, when a plurality of types of solders having different melting points are used, the fixing point using the first solder having a higher melting point is terminated and the melting point is lower. The fixing operation using the second solder is desirably performed by melting the second solder at a temperature lower than the melting point of the first solder.
本発明者の研究によると、従来のレーザー装置において、半導体レーザーの出力や寿命が低下するという問題は、半導体レーザーを接着剤によってパッケージ側に固定した場合に発生していることが判明した。すなわち、この種の接着剤としては紫外線硬化型接着剤等の有機接着剤が一般に用いられるが、そのような接着剤は半田と比較すると熱伝導性が低く、そのため、半導体レーザーからパッケージ側への放熱性がそこで損なわれ、半導体レーザーが高温で駆動されるようになって、出力や寿命の低下を招くのである。 According to the research of the present inventor, it has been found that in the conventional laser device, the problem that the output and life of the semiconductor laser are reduced occurs when the semiconductor laser is fixed to the package side with an adhesive. That is, an organic adhesive such as an ultraviolet curable adhesive is generally used as this type of adhesive, but such an adhesive has a lower thermal conductivity than solder, and therefore, the semiconductor laser is exposed to the package side. As a result, the heat dissipation is impaired, and the semiconductor laser is driven at a high temperature, leading to a reduction in output and life.
なお多くの場合、上記半導体レーザーは直接パッケージに固定されることはなく、パッケージに固定された熱伝導性の高い銅等からなる固定部材に固定されるが、その場合も、固定部材への半導体レーザーの固定に接着剤が用いられていれば、その接着剤層において半導体レーザーから固定部材への放熱性が損なわれる。 In many cases, the semiconductor laser is not directly fixed to the package, but is fixed to a fixing member made of copper or the like with high thermal conductivity fixed to the package. If an adhesive is used for fixing the laser, heat dissipation from the semiconductor laser to the fixing member is impaired in the adhesive layer.
以上の知見に基づいて本発明のレーザー装置においては、パッケージあるいはそれに固定された固定部材に対して、半導体レーザーが半田によって固定されているので、半導体レーザーが発する熱は、接着剤と比べて熱伝導性の高い半田を介して良好にパッケージあるいは固定部材に放熱されるようになる。そうであれば、半導体レーザーが放熱不良のために高温で駆動されることがなくなって、その出力および寿命の低下が防止される。 Based on the above knowledge, in the laser device of the present invention, the semiconductor laser is fixed to the package or the fixing member fixed thereto by solder, so that the heat generated by the semiconductor laser is higher than that of the adhesive. Heat is radiated to the package or the fixing member through the highly conductive solder. If so, the semiconductor laser is not driven at a high temperature due to poor heat dissipation, and its output and life are prevented from being reduced.
他方、本発明者の研究によると、従来のレーザー装置において、集光光学系を構成する光学部品の位置精度が低くなるという問題は、それらを半田によってパッケージあるいは固定部材に固定した場合に発生していることが判明した。すなわち、この半田による光学部品の固定は、それとパッケージあるいは固定部材との間に半田を配し、該半田を加熱して溶融させた後固化させることによってなされるが、半田が溶融した際に光学部品が僅かながら動いてしまうのである。 On the other hand, according to the research of the present inventors, in the conventional laser apparatus, the problem that the positional accuracy of the optical components constituting the condensing optical system is lowered occurs when they are fixed to the package or the fixing member by solder. Turned out to be. That is, the fixing of the optical component by the solder is performed by placing the solder between the solder and the package or the fixing member, heating and melting the solder, and then solidifying the solder. The parts move slightly.
以上の知見に基づいて本発明のレーザー装置においては、パッケージあるいはそれに固定された固定部材に対して、集光光学系を構成する光学部品が薄層接着剤によって固定されているので、半田の溶融によって光学部品が動いてしまうことがなくなり、その位置精度が高く保たれる。 Based on the above knowledge, in the laser device of the present invention, since the optical components constituting the condensing optical system are fixed to the package or the fixing member fixed thereto by the thin layer adhesive, the melting of the solder Therefore, the optical component does not move, and the positional accuracy is kept high.
なお、半導体レーザーが固定される固定部材が、半田によってパッケージに固定されている場合には、この固定部材からパッケージへの放熱も良好になされるので、半導体レーザーの出力および寿命の低下を防止する効果がより顕著なものとなる。 When the fixing member to which the semiconductor laser is fixed is fixed to the package with solder, the heat radiation from the fixing member to the package is also improved, so that the output and life of the semiconductor laser are prevented from being reduced. The effect becomes more remarkable.
また、集光光学系を構成する光学部品が固定される固定部材が半田によってパッケージに固定される場合は、その固定部材のパッケージに対する位置精度は、接着剤を用いる場合と比べて低くなりがちであると言える。しかし、この固定部材の位置精度が低くても、該固定部材に接着剤により光学部品を固定する際に、その光学部品と光ファイバーとの位置合わせを正確に行えばよいので、固定部材の位置精度が低いことは問題にならない。 In addition, when the fixing member to which the optical component constituting the condensing optical system is fixed is fixed to the package by solder, the positional accuracy of the fixing member with respect to the package tends to be lower than that when an adhesive is used. It can be said that there is. However, even if the positional accuracy of the fixing member is low, when the optical component is fixed to the fixing member with an adhesive, it is only necessary to accurately align the optical component with the optical fiber. Low is not a problem.
また、本発明のレーザー装置において、固定部材にホルダが固定され、このホルダに集光光学系を構成する光学部品が固定される場合は、ホルダを固定部材に倣って動かして位置決めし、また光学部品をホルダに倣って動かして位置決めすることができるので、光学部品の位置決めが容易となる。そしてその場合、ホルダの固定および光学部品の固定がいずれも薄層接着剤によってなされれば、光学部品の位置決め精度が高いものとなる。 In the laser apparatus of the present invention, when the holder is fixed to the fixing member, and the optical component constituting the condensing optical system is fixed to the holder, the holder is moved along the fixing member for positioning, and the optical device Since the component can be moved and positioned following the holder, the optical component can be positioned easily. In that case, if both the fixing of the holder and the fixing of the optical component are performed by the thin layer adhesive, the positioning accuracy of the optical component becomes high.
他方、本発明のレーザー装置において、半導体レーザーを含む複数の要素が半田によってパッケージ側に固定される場合に、それらの要素を各々固定する半田として互いに同じものが用いられれば、半田の調達や管理が容易化され、レーザー装置のコストダウンが可能となる。 On the other hand, in the laser apparatus of the present invention, when a plurality of elements including a semiconductor laser are fixed to the package side with solder, if the same solder is used as each of the elements for fixing the elements, the procurement and management of the solder Is facilitated, and the cost of the laser device can be reduced.
しかしこの場合は、使用される半田の融点は当然どの半田も同じとなるから、半田を溶融させるときにパッケージを全体的に加熱すると、既にある要素を固定している半田が溶融して、その要素が動いてしまったり、あるいは剥がれてしまったりするおそれがある。したがってそのような場合、半田の溶融は、固定部分毎に局所的に行って、既に半田で固定されている部分に熱が伝わらないようにする必要がある。 However, in this case, since the melting point of the solder used is naturally the same for all the solders, when the package is heated as a whole when the solder is melted, the solder fixing the existing elements melts, There is a risk of the element moving or peeling off. Therefore, in such a case, it is necessary to melt the solder locally for each fixed portion so that heat is not transmitted to the portion already fixed by the solder.
それに対して、半導体レーザーを含む複数の要素を各々固定する半田として、融点が互いに異なるものが用いられる場合は、後述する本発明の方法を適用することにより、加熱作業をより簡単にすることができる。 On the other hand, when solders each having a different melting point are used as the solder for fixing each of the plurality of elements including the semiconductor laser, the heating operation can be simplified by applying the method of the present invention described later. it can.
一方、本発明によるレーザー装置の組立方法は、半田によって固定される要素を固定した後に、薄層接着剤によって固定される要素を固定するようにしたので、半田によって固定される要素の位置精度が低くなっていても、その後に薄層接着剤によって光学部品等を固定する際にその固定位置精度を高く保てば、最終的にその光学部品等の光ファイバーに対する位置精度を高く確保可能となる。 On the other hand, the assembly method of the laser device according to the present invention fixes the element fixed by the thin layer adhesive after fixing the element fixed by the solder, so that the positional accuracy of the element fixed by the solder is high. Even if it is lowered, if the fixing position accuracy is kept high when the optical component or the like is subsequently fixed by the thin layer adhesive, the positioning accuracy of the optical component or the like with respect to the optical fiber can be finally secured high.
本発明によるレーザー装置の組立方法において、上述したように特に複数の要素を各々固定する半田として、融点が互いに異なるものが用いられる場合に、融点がより高い第1の半田を用いる固定作業が終了してから、融点がより低い第2の半田を用いる固定作業を、第1の半田の融点未満の温度で第2の半田を溶融させて行うようにすれば、第2の半田による固定作業をするときの熱が、既に第1の半田で固定されている部分に伝わっても、該第1の半田が溶融することはなくなる。したがってこの場合は、半田を溶融させるときにパッケージを全体的に加熱してもよく、加熱作業がより簡単なものとなる。 In the method of assembling a laser apparatus according to the present invention, as described above, the fixing operation using the first solder having a higher melting point is completed particularly when solders each having a different melting point are used as the solder for fixing each of the plurality of elements. Then, if the fixing operation using the second solder having a lower melting point is performed by melting the second solder at a temperature lower than the melting point of the first solder, the fixing operation using the second solder is performed. Even if the heat at this time is transferred to the portion already fixed by the first solder, the first solder will not be melted. Therefore, in this case, the package may be heated as a whole when the solder is melted, and the heating operation becomes easier.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図2および図3はそれぞれ、本発明の一実施形態である紫外光高輝度合波レーザー装置の平面形状、側面形状および部分正面形状を示すものである。図示の通りこの合波レーザー光源は、熱伝導性の高いヒートブロック10上に配列固定された一例として7個のチップ状態の横マルチモードGaN系半導体レーザーLD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6およびLD7と、各GaN系半導体レーザーLD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6およびLD7にそれぞれ対応するコリメートレンズ11,12,13,14,15,16および17が一体的に形成されてなるコリメートレンズアレイ18と、1つの集光レンズ20と、1本のマルチモード光ファイバー30とを有している。
1, 2, and 3 respectively show a planar shape, a side shape, and a partial front shape of an ultraviolet high-intensity combined laser device that is an embodiment of the present invention. As shown in the figure, this combined laser light source is arranged as an array and fixed on a
GaN系半導体レーザーLD1〜7は、発振波長が例えば全て共通の405±5nmであり、最大出力も全て共通の50〜300mWである。なお本実施形態では、これらのGaN系半導体レーザーLD1〜7としてシングルモードのものが用いられているが、マルチモードの半導体レーザーを適用することも可能である。 The GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 have a common oscillation wavelength of, for example, 405 ± 5 nm, and the maximum output is also a common 50 to 300 mW. In this embodiment, single-mode GaN semiconductor lasers LD1 to LD7 are used, but multimode semiconductor lasers can also be applied.
これらのGaN系半導体レーザーLD1,LD2,LD3,LD4,LD5,LD6およびLD7から発散光状態で出射したレーザービームB1,B2,B3,B4,B5,B6およびB7は、それぞれコリメートレンズアレイ18のコリメートレンズ11,12,13,14,15,16および17によって平行光化される。なお図3は、図2におけるA−A線位置からこのコリメートレンズアレイ18側を見た状態を示している。
Laser beams B1, B2, B3, B4, B5, B6, and B7 emitted from these GaN-based semiconductor lasers LD1, LD2, LD3, LD4, LD5, LD6, and LD7 in a divergent light state are collimated in the
平行光とされたレーザービームB1〜7は、集光レンズ20によって集光され、マルチモード光ファイバー30のコア30aの入射端面上で収束する。本例ではコリメートレンズ11〜17および集光レンズ20によって集光光学系が構成され、それとマルチモード光ファイバー30とによって合波光学系が構成されている。すなわち、集光レンズ20によって上述のように集光されたレーザービームB1〜7がマルチモード光ファイバー30のコア30aに入射してそこを伝搬し、1本のレーザービームBに合波されてマルチモード光ファイバー30から出射する。なおマルチモード光ファイバー30としては、ステップインデックス型のもの、グレーデッドインデックス型のもの、およびそれらの複合型のものが全て適用可能である。
The parallel laser beams B1 to B7 are condensed by the
本実施形態において合波レーザー装置を構成する光学要素は、上方が開口した箱状のパッケージ40内に収容され、このパッケージ40の上記開口がパッケージ蓋41によって閉じられることにより、該パッケージ40およびパッケージ蓋41が画成する閉空間内に密閉保持される。またマルチモード光ファイバー30の入射側の端部は、フェルール31に保持された上で、パッケージ40の側壁部に固定されている。
In this embodiment, the optical element constituting the multiplexing laser device is accommodated in a box-shaped
パッケージ40の底面にはベース板42が固定され、このベース板42の上面に前記ヒートブロック10が取り付けられ、このヒートブロック10の上面10aにGaN系半導体レーザーLD1〜7が固定される一方、その前面10bに、コリメートレンズアレイ18を保持するコリメートレンズホルダ44が固定されている。さらに、ベース板42の上面にはレンズ固定台45が固定され、このレンズ固定台45の前面45aに、集光レンズ20を保持する集光レンズホルダ46が固定されている。またGaN系半導体レーザーLD1〜7に駆動電流を供給する配線類47は、パッケージ40の側壁部に形成された開口を通してパッケージ外に引き出されている。
A
図3に示されるようにコリメートレンズアレイ18の各コリメートレンズ11〜17は、非球面円形レンズの光軸を含む領域を細長く切り取った形とされたものであり、このようなコリメートレンズアレイ18は、例えば光学ガラスをモールド成形することによって形成される。そしてコリメートレンズ11〜17は、GaN系半導体レーザーLD1〜7の発光点の並び方向(図3の左右方向)の開口径が該方向に直角な方向(図3の上下方向)の開口径よりも小さく形成されて、上記発光点の並び方向に密接配置されている。
As shown in FIG. 3, each of the
一方GaN系半導体レーザーLD1〜7としては、発光幅が2μmで、活性層と平行な方向、直角な方向の拡がり角が一例としてそれぞれ10°、30°の状態で各々レーザービームB1〜7を発するものが用いられている。これらのGaN系半導体レーザーLD1〜7は、活性層と平行な方向に発光点が1列に並ぶように配設されている。 On the other hand, the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 emit laser beams B1 to B7 having an emission width of 2 μm and divergence angles in a direction parallel to and perpendicular to the active layer, for example, 10 ° and 30 °, respectively. Things are used. These GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are arranged so that the light emitting points are arranged in a line in a direction parallel to the active layer.
したがって、各発光点から発せられたレーザービームB1〜7は、上述のように細長い形状とされた各コリメートレンズ11〜17に対して、拡がり角最大の方向が開口径大の方向と一致し、拡がり角最小の方向が開口径小の方向と一致する状態で入射することになる。つまり、細長い形状とされた各コリメートレンズ11〜17は、入射するレーザービームB1〜7の楕円形の断面形状に対応して、非有効部分を極力少なくして使用されることになる。本実施形態では具体的に、コリメートレンズ11〜17の有効開口径は水平方向、垂直方向で各々1.1mm、3.6mmであり、それらに入射するレーザービームB1〜7の水平方向、垂直方向のビーム径は各々0.9mm、2.6mmである。またコリメートレンズ11〜17の各焦点距離f1=3mm、NA(開口数)=0.6、レンズ配置ピッチ=1.2mmである。
Therefore, the laser beams B1 to B7 emitted from the respective light emitting points correspond to the direction in which the divergence angle is maximum with respect to the
一方集光レンズ20は、非球面円形レンズの光軸を含む領域を細長く切り取って、コリメートレンズ11〜17の並び方向つまり水平方向に長く、それと直角な方向に短い形状とされている。そして該集光レンズ20の焦点距離f2=23.15mm、倍率=7.7である。この集光レンズ20も、例えば光学ガラスをモールド成形することによって形成される。なお、この集光レンズ20およびコリメートレンズアレイ18は、ガラスの他、合成樹脂から形成することも可能である。
On the other hand, the condensing
またマルチモード光ファイバー30としては、コア径=60μm、NA=0.23、端面コートの透過率=99.5%、内部ロス=98.5%のステップインデックス型のものが用いられている。
As the multimode
本実施形態の構成において、レーザービームB1〜7のマルチモード光ファイバー30への結合効率は0.9となる。したがって、GaN系半導体レーザーLD1〜7の各出力が50〜300mWのときには、出力0.315〜1.89W(=50〜300mW×0.9×7)の合波レーザービームBが得られることになる。
In the configuration of the present embodiment, the coupling efficiency of the laser beams B1 to B7 to the multimode
以下、この合波レーザー装置を構成する要素の固定構造について詳しく説明する。なお、以下に説明する各要素の固定は、半田と有機接着剤のいずれかを用いてなされるものであり、図2において前者による接着部分には黒丸を付し、後者による接着部分には白丸を付してある。また、有機接着剤による固定は全て、後述するように接着対象の2つの面を密着させた状態で、両者間に接着剤を点着する形で行われる。そのようにすると、乾燥後の接着剤は2μm以下の膜厚となって薄層化する。 Hereinafter, the fixing structure of the elements constituting the multiplexing laser device will be described in detail. Each element described below is fixed using either solder or an organic adhesive. In FIG. 2, the former adhesion portion is marked with a black circle, and the latter adhesion portion is a white circle. Is attached. In addition, all the fixing with the organic adhesive is performed in such a manner that an adhesive is spotted between the two surfaces in a state where the two surfaces to be bonded are in close contact as will be described later. If it does so, the adhesive after drying will become a film thickness of 2 micrometers or less, and will be thinned.
まずGaN系半導体レーザーLD1〜7の固定は、以下の通りにしてなされる。GaN系半導体レーザーLD1〜7は、融点が280℃のSn−Au半田を用いて、ヒートブロック10の上面10aに実装される。このヒートブロック10は熱伝導性および研磨加工性に優れたAlN(窒化アルミニウム)から直方体状に形成されたものである。この実装に際しては、まずその融点より低い第1の温度に設定されたSn−Au半田によって、ヒートブロック10の上面10aにGaN系半導体レーザーLD1〜7が1個ずつ仮固定される。全てのGaN系半導体レーザーLD1〜7が仮固定された後、リフロー炉において上記融点を超える第2の温度に昇温させてSn−Au半田が溶融され、GaN系半導体レーザーLD1〜7が固定される。なお一例として上記第1の温度および第2の温度は、それぞれ150℃、330℃に設定される。
First, the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are fixed as follows. The GaN semiconductor lasers LD1 to LD7 are mounted on the
こうすることにより、全てのチップ状GaN系半導体レーザーLD1〜7が実装完了するまでに、未実装部のSn−Au半田が融点を超えてしまうことがなくなるので、半田の酸化を防止して、安定した高精度(例えば寸法誤差が±0.1μm程度)での実装が可能となる。 By doing so, the Sn-Au solder in the unmounted portion does not exceed the melting point until all the chip-like GaN-based semiconductor lasers LD1 to 7 are completely mounted, so that the solder is prevented from being oxidized. Mounting with stable high accuracy (for example, a dimensional error of about ± 0.1 μm) is possible.
なお、チップ状GaN系半導体レーザーLD1〜7は、そのまま直接的にヒートブロック10に固定されてもよいし、あるいは、各半導体レーザーが個別のサブマウントに半田を用いて固定され、そのサブマウントが上述のようにしてヒートブロック10に固定されてもよい。
The chip-like GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 may be directly fixed to the
一方、マルチモード光ファイバー30の入射側の端部は、それを保持しているフェルール31がパッケージ40の側壁部に、例えば融点が220℃のSn−3.5Ag−0.5Cu半田を用いて固定される。この固定は、パッケージ40の側壁部に形成されたフェルール挿通用円孔の内周とフェルール31の外周との間に、Sn−3.5Ag−0.5CuからなるC型リング半田(円環状半田を2分割した形状)をはめ込み、局所加熱によりそのC型リング半田を溶融封止させて行われる。このときマルチモード光ファイバー30は、そのコア軸が、ヒートブロック10の前面10bに対して高精度で直角となる状態に固定される。なお、このC型リング半田の加熱による酸化を防止するためには、N2アシストガスの吹きかけにより低酸素雰囲気を作って加熱を行えばよい。
On the other hand, the
次に、GaN系半導体レーザーLD1〜7が実装されているヒートブロック10がベース板42上に固定される。ヒートブロック10の下面は金蒸着によってメタライズされ、その下面が、Auメッキを施したベース板42上に、例えば融点が117℃のSn48−In52半田を用いて固定される。ベース板42は例えばCuW、CuMo、Kovar等から形成されて、パッケージ40の底面に固定されている。
Next, the
なお直方体状のヒートブロック10は、その前面10bがベース板42に対して高精度で直角となる状態に固定される。またこの前面10bは鏡面仕上げされて、コリメートレンズホルダ44が固定される取付面とされるとともに、後述する参照面とされている。
The rectangular
以上のようにヒートブロック10をベース板42上に固定する際、Sn48−In52半田は、その融点117℃よりやや高くて、Sn−Au半田の融点280℃およびSn−3.5Ag−0.5Cu半田の融点220℃よりも低い、例えば150℃に加熱して溶融される。そのようにすれば、GaN系半導体レーザーLD1〜7を固定しているSn−Au半田が溶融したり、あるいはフェルール31を固定しているSn−3.5Ag−0.5Cu半田が溶融することがないので、GaN系半導体レーザーLD1〜7およびフェルール31の固定は確実に維持される。
As described above, when the
次に、コリメートレンズアレイ18およびコリメートレンズホルダ44等の固定構造を説明する。本合波レーザー装置においては、レーザービームB1〜7のマルチモード光ファイバー30への結合効率を高く確保する上で、コリメートレンズアレイ18および集光レンズ20は、光軸がマルチモード光ファイバー30のコア軸(入射端におけるコア軸。以下同様)と正確に平行になった状態で固定されなければならない。以下、その点について説明する。
Next, the fixing structure of the
コリメートレンズホルダ44の接着固定に先立って、図4に示すようにレーザーオートコリメーター50と、ベース板42の上に載置されたミラー51とを用いて、ヒートブロック10の取付面および参照面である前面10bの、基準方向に対する角度が測定される。本実施形態では、レーザーオートコリメーター50から発せられたレーザービームBrをミラー51で反射させることにより進行方向を90°変え、ヒートブロック前面10bに垂直入射させるようにしており、ミラー51で反射後のレーザービームBrの進行方向zが上記基準方向とされる。
Prior to the adhesion and fixing of the
レーザーオートコリメーター50は、ヒートブロック前面10bで反射し、ミラー51で再反射して戻って来たレーザービームBrを受光して、基準方向zに対するヒートブロック前面10bの角度を測定する。この角度は、基準方向zに対して直角で互いも直角なx軸、y軸周りの各傾き角θx、θyで規定される。すなわち、例えば基準方向zに対してヒートブロック前面10bが完全に直角になっている場合は、傾き角θx=θy=0°となる。なおy軸方向は、レーザーオートコリメーター50から発せられて下方に向かうレーザービームBrの進行方向と同じである。この測定された傾き角θx、θyは記録用紙等に記録されたり、あるいは記憶手段に記憶される。
The
次に図5に示すように、例えばコリメートレンズホルダ44を把持する把持部52aを有するメカニカルハンド52を用いて、接着面であるその後面44aがヒートブロック前面10bに軽く当接する状態にコリメートレンズホルダ44が保持される。なおメカニカルハンド52としては、例えば把持部52aを3軸方向に平行移動、かつ3軸周りに回転移動させることができる6軸のものが用いられる。コリメートレンズホルダ後面44aをヒートブロック前面10bに当接させる力は、例えばメカニカルハンド52の中に組み込んだロードセル等を利用して、所定の値に維持することができる。
Next, as shown in FIG. 5, for example, using a
また、上述のようにコリメートレンズホルダ44を保持させるに当たっては、参照面としてのその前面44bの基準方向zに対する角度が継続的に測定される。この角度測定はヒートブロック前面10bの角度測定と同様にしてなされ、また測定角度も同様に前述の傾き角θx、θyで規定される。
Further, when holding the
このときメカニカルハンド52は、継続的に測定されている傾き角θx、θyが、前述のヒートブロック前面10bについて測定された傾き角θx、θyと各々一致し、かつコリメートレンズホルダ44をx、y方向の所定位置に配するように操作され、その状態になったところでメカニカルハンド52が停止される。次に、ヒートブロック前面10bとそれに軽く当接しているコリメートレンズホルダ44の後面44aとの間に接着剤が点着され、それを硬化させることによって、コリメートレンズホルダ44がヒートブロック前面10bに接着固定される。
At this time, in the
なおコリメートレンズホルダ44を上述のようにx、y方向の所定位置に配するためには、その後面44aをヒートブロック前面10aの上で滑らせながら位置規定すればよいので、作業は容易になされ得る。
In order to place the
ここでコリメートレンズホルダ44は、その後面44aと前面44bとが互いに高精度(誤差±15″程度)で平行となるように形成されている。そうであれば、上述のようにコリメートレンズホルダ44の前面44bについて測定されている傾き角θx、θyが、ヒートブロック前面10bについて測定された傾き角θx、θyと各々一致しているということは、後面44aがヒートブロック前面10bに対して平行になっていることを意味する。したがって、その状態を保ちながらコリメートレンズホルダ44をヒートブロック前面10bに接着固定すれば、後面44aがヒートブロック前面10bと高精度で平行になった状態でコリメートレンズホルダ44が固定される。
Here, the collimating
またこのとき、予め精密測定されているコリメートレンズホルダ44の外形寸法に基づいてメカニカルハンド52の動作が制御されて、該コリメートレンズホルダ44のz軸周りの角度位置が所定位置に設定され、それにより該コリメートレンズホルダ44は、その上面44cがベース板42に対して高精度で平行となる状態で固定される。
At this time, the operation of the
なお、上に数値を挙げたコリメートレンズホルダ44の後面44aと前面44bとの平行度は、それらの面を研磨加工することにより容易に実現可能である。
The parallelism between the
また上記接着剤としては一例として紫外線硬化型の有機接着剤が用いられるが、前述の通りコリメートレンズホルダ44は紫外線透過性のガラスから形成されているので、硬化用の紫外線はこのコリメートレンズホルダ44を透過して、接着剤に十分照射されるようになる。
In addition, as an example of the adhesive, an ultraviolet curable organic adhesive is used. As described above, the collimating
その後メカニカルハンド52は、把持部52aをパッケージ40の外に退避させるように操作される。次に図6に示すように再度レーザーオートコリメーター50を用いて、固定されたコリメートレンズホルダ44の上面44cの、基準方向に対する角度が測定される。この場合の基準方向は、レーザーオートコリメーター50から発せられて下方に向かうレーザービームBrの進行方向(これは図4、5におけるものと同じである)とされる。つまりここでは、基準方向yに対するコリメートレンズホルダ上面44cの角度は、x軸、z軸周りの各傾き角φx、φzで規定される。すなわち、例えば基準方向yに対してコリメートレンズホルダ上面44cが完全に直角になっている場合は、傾き角φx=φz=0°となる。この測定された傾き角φx、φzは記録用紙等に記録されたり、あるいは記憶手段に記憶される。
Thereafter, the
次に図7に示すように、再度メカニカルハンド52を用いてコリメートレンズアレイ18が、その下面(接着面)18aがコリメートレンズホルダ44の上面44cに軽く当接する状態に保持される。このようにコリメートレンズアレイ18を保持させるに当たっては、その上面18bの基準方向yに対する角度が継続的に測定される。この角度測定はコリメートレンズホルダ上面44cの角度測定と同様にしてなされ、測定角度も同様に前述の傾き角φx、φzで規定される。
Next, as shown in FIG. 7, the
このときメカニカルハンド52は、継続的に測定されている傾き角φx、φzが、コリメートレンズホルダ上面44cについて測定された傾き角φx、φzと各々一致し、かつコリメートレンズアレイ18をx、z方向所定位置に配するように操作され、その状態になったところでメカニカルハンド52が停止される。次に、コリメートレンズホルダ上面44cとそれに軽く当接しているコリメートレンズアレイ18の下面18aとの間に接着剤が点着され、それを硬化させることによって、コリメートレンズアレイ18がコリメートレンズホルダ上面44cに接着固定される。
At this time, in the
なおコリメートレンズアレイ18を上述のようにx、z方向所定位置に配するためには、その下面18aをコリメートレンズホルダ上面44cの上で滑らせながら位置規定すればよいので、作業は容易になされ得る。
In order to place the
ここでコリメートレンズアレイ18は、その下面18aと上面18bとが互いに高精度で平行となるように形成されている。そうであれば、上述のようにコリメートレンズアレイ18の上面18bについて測定されている傾き角φx、φzが、コリメートレンズホルダ上面44cについて測定された傾き角φx、φzと各々一致しているということは、下面18aが、コリメートレンズホルダ上面44cに対して平行になっていることを意味する。したがって、その状態を保ってコリメートレンズアレイ18をコリメートレンズホルダ上面44cに接着固定すれば、下面18aがコリメートレンズホルダ上面44cと高精度で平行になった状態でコリメートレンズアレイ18が固定される。
Here, the
またこのとき、例えばコリメートレンズアレイ18の外形寸法に基づいてメカニカルハンド52の動作が制御されて、該コリメートレンズアレイ18のy軸周りの角度位置が所定位置に設定され、それにより、該コリメートレンズアレイ18はコリメートレンズ11〜17の光軸がマルチモード光ファイバー30のコア軸と平行になる状態で固定される。
At this time, for example, the operation of the
上述のようにメカニカルハンド52の動作を制御して、コリメートレンズアレイ18のy軸周りの角度位置や、コリメートレンズホルダ44のz軸周りの角度位置を所定位置に設定しても、それだけでは、各部材の面合わせを精度良く行うことは困難であり、その点に鑑みて本実施形態では、参照面を利用した面合わせを採用しているものである。
Even if the angular position around the y axis of the
なおコリメートレンズアレイ18を高精度モールド加工することにより、その下面18aと上面18bとの平行度を、誤差±15″程度の高精度にすることができる。したがって、上面18bを参照面とした角度測定により、最大誤差30″で、下面18aをコリメートレンズホルダ上面44cと平行に位置合わせすることができる。なお、コリメートレンズアレイ18の下面18aおよび上面18bのレンズ並び方向に対する平行度も、誤差±15″程度と高精度にすることができる。
Note that the parallelism between the
また上記接着剤としては一例として紫外線硬化型の有機接着剤が用いられるが、前述の通りコリメートレンズホルダ44は紫外線透過性のガラスから形成され、またコリメートレンズアレイ18も同様であるので、硬化用の紫外線はコリメートレンズホルダ44およびコリメートレンズアレイ18を透過して、接着剤に十分照射されるようになる。
In addition, as an example of the adhesive, an ultraviolet curable organic adhesive is used. As described above, the collimating
以上の通りにしてコリメートレンズホルダ44がヒートブロック10に、そしてコリメートレンズアレイ18がコリメートレンズホルダ44に接着固定されれば、コリメートレンズアレイ18は、その各コリメートレンズ11〜17の光軸がマルチモード光ファイバー30のコア軸と高精度で平行になった状態で固定されるようになる。
As described above, when the
なお以上説明した構造においては、ヒートブロック10およびコリメートレンズホルダ44が、本発明における固定部材に相当する。
In the structure described above, the
次に図2に戻って、集光レンズ20および集光レンズホルダ46等の固定構造について説明する。集光レンズホルダ46を固定するレンズ固定台45は、ヒートブロック10と同様にAlNを用いて直方体状に形成され、下面は金蒸着によってメタライズされ、その下面が、Auメッキを施したベース板42上に、例えば融点が117℃のSn48−In52半田を用いて固定される。このときレンズ固定台45は、その前面45aがヒートブロック10の前面10bと平行となる状態に固定される。そのためには、図5に示したレーザーオートコリメーター50およびメカニカルハンド52を用いて、コリメートレンズホルダ44の前面44bをヒートブロック前面10bと平行にした手法を適用することも可能である。
Next, returning to FIG. 2, the fixing structure of the
上述のように固定されたレンズ固定台45に対してまず集光レンズホルダ46が接着固定され、次いでその上面46cに集光レンズ20が接着固定される。集光レンズホルダ46は例えば紫外線透過性のガラスから直方体状に形成されたものであり、それをレンズ固定台45の前面45aに接着固定するに当たっては、前述したコリメートレンズホルダ44をヒートブロック10の前面10bに接着固定した際の手法を同様に適用することができる。すなわちこの場合は、集光レンズホルダ46の前面46bが参照面として利用され、接着面となる後面46aがレンズ固定台前面45aと高精度で平行となる状態に該集光レンズホルダ46が接着固定される。
The
なお、上記集光レンズホルダ46の後面46aと前面46bとの平行度は、誤差±15″程度とすることができる。そのような高精度の平行度は、後面46aおよび前面46bを研磨加工することによって実現可能である。
The parallelism between the
次に、接着固定された集光レンズホルダ46の上面46cに、集光レンズ20が接着固定される。この集光レンズ20は、前述した通り水平方向に長い形状とされたものであるが、集光レンズホルダ46への接着面となる下面20aと、参照面となる上面20bとが高精度で互いに平行となるように形成されている。この集光レンズ20を集光レンズホルダ上面46cに接着するに当たっては、前述したコリメートレンズアレイ18をコリメートレンズホルダ44の上面44cに接着固定した際の手法を同様に適用することができる。すなわちこの場合は、集光レンズ20の上面20bが参照面として利用され、接着面である下面20aが集光レンズホルダ46の上面46cと高精度で平行となる状態に該集光レンズ20が接着固定される。
Next, the
なお集光レンズ20の下面20aと上面20bとの平行度は、誤差±15″程度とすることができる。そのような高精度の平行度は、下面20aおよび上面20bを研磨加工することによって実現可能である。また、参照面とされる集光レンズ20の上面20bと光軸との平行度も、誤差±15″程度とすることができる。
The parallelism between the
以上説明した構造においては、レンズ固定台45および集光レンズホルダ46が、本発明における固定部材に相当する。
In the structure described above, the
以上の通りにして集光レンズ20は、その光軸がマルチモード光ファイバー30のコア軸と高精度で一致した状態で、集光レンズホルダ46に固定されるようになる。そして、それに加えてコリメートレンズアレイ18も、前述したように各コリメートレンズ11〜17の光軸がマルチモード光ファイバー30のコア軸と高精度で平行になった状態で固定されているので、レーザービームB1〜7のマルチモード光ファイバー30への結合効率が高く確保される。
As described above, the condensing
また本実施形態の合波レーザー装置においては、ヒートブロック10に対して、GaN系半導体レーザーLD1〜7がSn−Au半田によって固定されているので、GaN系半導体レーザーLD1〜7が発する熱は、熱伝導性の高いSn−Au半田を介して良好にヒートブロック10に放熱されるようになる。そうであれば、GaN系半導体レーザーLD1〜7が放熱不良のために高温で駆動されることがなくなって、その出力および寿命の低下が防止される。さらに本実施形態では、ヒートブロック10がSn48−In52半田によってベース板42に固定されているので、ヒートブロック10からベース板42への放熱も良好になされ、よって、GaN系半導体レーザーLD1〜7の出力および寿命の低下を防止する効果がより顕著なものとなる。
Moreover, in the multiplexing laser apparatus of this embodiment, since the GaN-based semiconductor lasers LD1 to LD7 are fixed to the
また、本実施形態の合波レーザー装置においては、集光光学系を構成するコリメーターレンズアレイ18、集光レンズ20がそれぞれコリメートレンズホルダ44、集光レンズホルダ46に対して薄層接着剤によって固定されているので、半田による固定の場合と異なって、半田の溶融によりコリメーターレンズアレイ18、集光レンズ20が動いてしまうようなことがなくなり、その位置精度が高く保たれる。これは、同じく薄層接着剤によってそれぞれヒートブロック10、レンズ固定台45に固定されるコリメートレンズホルダ44、集光レンズホルダ46に関しても言えることである。
Further, in the multiplexing laser device of the present embodiment, the
なお、Sn48−In52半田によってパッケージ40のベース板42に固定されるヒートブロック10、レンズ固定台45のパッケージ40に対する位置精度は、接着剤を用いる場合と比べて低くなりがちであると言える。しかし、これらのヒートブロック10、レンズ固定台45の位置精度が低くても、それらに対して各々コリメートレンズホルダ44、集光レンズホルダ46を接着固定する際の位置合わせを正確に行うとともに、コリメートレンズホルダ44、集光レンズホルダ46に各々コリメーターレンズアレイ18、集光レンズ20を接着固定する際の位置合わせを正確に行えば、コリメーターレンズアレイ18および集光レンズ20のマルチモード光ファイバー30に対する位置精度を高く確保できる。
It can be said that the positional accuracy of the
また本実施形態においては、ヒートブロック10およびレンズ固定台45をベース板42に固定する半田として、GaN系半導体レーザーLD1〜7を固定するSn−Au半田の融点(280℃)およびフェルール31を固定するSn−3.5Ag−0.5Cu半田の融点(220℃)よりも低い融点(117℃)を持つSn48−In52半田を用い、それを280℃および220℃よりも低い温度に加熱して溶融させるようにしているので、この溶融時に上記Sn−Au半田やSn−3.5Ag−0.5Cu半田に熱が伝わったとしても、それらが溶融してGaN系半導体レーザーLD1〜7やフェルール31が動いてしまうことはない。このように、ヒートブロック10およびレンズ固定台45をベース板42に固定する際には、Sn48−In52半田を溶融させる熱がパッケージ40全体に伝わっても問題ないので、半田溶融のための加熱作業は簡単なものとなる。
In this embodiment, the melting point (280 ° C.) of the Sn—Au solder for fixing the GaN-based semiconductor lasers LD 1 to 7 and the
しかし本発明においては、時間をずらして使用される半田として、互いに同じものが用いられても構わない。ただし、その場合の半田の溶融は、前述した通り固定部分毎に局所的に行って、既に半田で固定されている部分に熱が伝わらないようにする必要がある。そしてその場合は、半田の調達や管理が容易化されるという効果が得られる。 However, in the present invention, the same solder may be used as the solders used at different times. However, in this case, it is necessary to melt the solder locally for each fixed portion as described above so that heat is not transmitted to the portion already fixed with the solder. In that case, the effect of facilitating solder procurement and management can be obtained.
また本実施形態においては、マルチモード光ファイバー30のコア軸と直角な方向に延びるガイド面としての前面10bを備えたヒートブロック10および、光ファイバー30のコア軸方向に延びるガイド面としての上面44cを備えたコリメートレンズホルダ44からコリメートレンズアレイ18の固定部材を構成しているので、コリメートレンズアレイ18の固定時に、コリメートレンズホルダ44を上記ヒートブロック前面10bに沿ってコア軸と直角な方向に移動させ、またコリメートレンズアレイ18を上記コリメートレンズホルダ上面44cに沿ってコア軸方向に移動させることにより、該コリメートレンズアレイ18を上記コア軸に対して容易に位置決めすることができる。
Further, in the present embodiment, a
また本実施形態においては、マルチモード光ファイバー30のコア軸と直角な方向に沿って延びるガイド面としての前面45aを備えたレンズ固定台45および、光ファイバー30のコア軸方向に延びるガイド面としての上面46cを備えた集光レンズホルダ46から集光レンズ20の固定部材を構成しているので、集光レンズ20の固定時に、集光レンズホルダ46を上記レンズ固定台前面45aに沿ってコア軸と直角な方向に移動させ、また集光レンズ20を上記集光レンズホルダ上面46cに沿ってコア軸方向に移動させることにより、該集光レンズ20を上記コア軸に対して容易に位置決めすることができる。
In this embodiment, the
以上述べたようにして、集光光学系を構成するコリメートレンズアレイ18および集光レンズ20をマルチモード光ファイバー30のコア軸に対して最適位置に位置決めできるので、マルチモード光ファイバー30の方は、前述したようにフェルール31を介してパッケージ40の側壁部に単に固定しておけばよい。このように、マルチモード光ファイバー30を位置合わせするための機構をパッケージ40に設ける必要がないので、本実施形態の合波レーザー装置は小型に形成され得るものとなる。
As described above, the
なおマルチモード光ファイバー30は、フェルール31を介さずに、直接パッケージ40の側壁部に固定しても構わない。
The multimode
また、以上説明のように合波レーザー装置を組み立てる場合の他、組立てが完了した合波レーザー装置において良品、不良品の判定のためにコリメートレンズアレイ18や集光レンズ20等の傾きを測定する場合に、各参照面を利用してコリメートレンズアレイ18や集光レンズ20等の傾きを測定することも可能である。さらには、組立て完了後の合波レーザー装置を分解して再度組み立てる場合に、同様に各参照面を利用してコリメートレンズアレイ18や集光レンズ20等の傾きを測定することも可能である
また、基準方向に対する角度が測定される参照面となるヒートブロック10の前面10b、コリメートレンズホルダ44の前面44bと上面44c、コリメートレンズアレイ18の上面18b、レンズ固定台45の前面45a、集光レンズホルダ46の前面46bと上面46c、および集光レンズ20の上面20bは、レーザーオートコリメーター50から発せられたレーザービームBrを散乱させずに良好に反射させるために、面粗さRaが0.08μm未満の鏡面に仕上げされることが望ましい。参照面がこの程度の面粗さRaになっている場合は、一般に誤差±5″程度の精度で、基準方向に対する角度を測定可能である。
In addition to assembling the multiplexing laser device as described above, the inclination of the
他方、上述のような参照面と接着される接着面、すなわち具体的に挙げればコリメートレンズホルダ44の後面44a、コリメートレンズアレイ18の下面18a、集光レンズホルダ46の後面46a、および集光レンズ20の下面20aは、参照面との間に接着剤を良好に浸透させるために、参照面よりも粗く形成されるのが好ましい。例えば参照面の面粗さRaが上述のように0.08μm未満とされる場合、接着面の面粗さRaは0.15μm以上0.35μm以下の範囲にあることが望ましい。なお面粗さRaは、例えば触針式粗さ測定器で測定することができる。
On the other hand, an adhesive surface to be bonded to the reference surface as described above, specifically, the
また本実施形態では、固定手段の取付面と参照面とは互いに平行に設定されているが、それに限らず、取付面に対して参照面が所定角度、例えば90°をなすように設定しておいても構わない。これは、接着部品の接着面と参照面についても同様である。 In this embodiment, the mounting surface of the fixing means and the reference surface are set parallel to each other. However, the present invention is not limited to this, and the reference surface is set to form a predetermined angle, for example, 90 ° with respect to the mounting surface. It does not matter. The same applies to the adhesive surface and the reference surface of the adhesive component.
また、コリメートレンズホルダ44に用いるガラスは、装置の使用時や保管時に受ける温度変化によってヒートブロック10との接着部に発生する熱応力を低減するために、このヒートブロック10の材料であるAlNと線膨張係数が近いものを用いることが望ましい。同様に、コリメートレンズアレイ18に用いるガラスは、コリメートレンズホルダ44の材料のガラスと線膨張係数が近いものを用いることが望ましい。これは、レンズ固定台45、集光レンズホルダ46および集光レンズ20との間にも言えることである。
Further, the glass used for the
また以上説明した実施形態では、ヒートブロック10およびレンズ固定台45の材料としてAlNが用いられているが、この材料としてはその他にCuやCu合金も好適に用いることができる。さらに、これらのヒートブロック10およびレンズ固定台45は、一体的に形成されても構わない。
In the embodiment described above, AlN is used as the material of the
また以上説明した実施形態では、コリメートレンズアレイ18と集光レンズ20とが採用されているが、例えば前記特許文献1に示されるように、それら両者の機能を合わせ持つ1つの集光レンズを採用した合波レーザー装置も提案されており、本発明はそのような集光レンズを用いるレーザー装置に対しても同様に適用可能である。
In the embodiment described above, the
また以上説明した実施形態では、パッケージ40の底面に固定されたベース板42の上面にヒートブロック10およびレンズ固定台45が取り付けられているが、図8および図9に示す実施形態のようにベース板42は省いて、パッケージ40の底面上に直接ヒートブロック10およびレンズ固定台45を固定しても構わない。
Further, in the embodiment described above, the
さらに、以上は合波レーザー光源として構成された実施形態について説明したが、本発明はそれに限らず、1つの半導体レーザーから発せられた1本のレーザービームを集光して光ファイバーに結合させるように構成されたレーザー装置に対しても同様に適用可能である。 Further, the embodiment configured as a combined laser light source has been described above. However, the present invention is not limited thereto, and one laser beam emitted from one semiconductor laser is condensed and coupled to an optical fiber. The present invention can be similarly applied to the configured laser apparatus.
10 ヒートブロック
11〜17 コリメートレンズ
18 コリメートレンズアレイ
20 集光レンズ
30 マルチモード光ファイバー
40 パッケージ
41 パッケージ蓋
42 ベース板
44 コリメートレンズホルダ
45 レンズ固定台
46 集光レンズホルダ
50 レーザーオートコリメーター
52 メカニカルハンド
LD1〜7 GaN系半導体レーザー
B1〜7 レーザービーム
B 合波されたレーザービーム
10 Heat block
11-17 Collimating lens
18 Collimating lens array
20 Condensing lens
30 Multimode optical fiber
40 packages
41 Package lid
42 Base plate
44 Collimating lens holder
45 Lens mount
46 Condenser lens holder
50 Laser autocollimator
52 Mechanical Hand LD1-7 GaN Semiconductor Laser B1-7 Laser Beam B Combined Laser Beam
Claims (7)
光ファイバーと、
前記半導体レーザーから出射したレーザービームを集光して、前記光ファイバーの入射端に照射させる集光光学系と、
この集光光学系および前記半導体レーザーを内部に固定して収容するとともに、前記光ファイバーを、その前記入射端が集光光学系に対向する状態に固定したパッケージとを備えてなるレーザー装置において、
前記パッケージあるいはそれに固定された固定部材に対して、前記集光光学系を構成する光学部品が薄層接着剤によって固定され、前記半導体レーザーが半田によって固定されていることを特徴とするレーザー装置。 A semiconductor laser,
With optical fiber,
A condensing optical system that condenses the laser beam emitted from the semiconductor laser and irradiates the incident end of the optical fiber;
In the laser apparatus comprising the condensing optical system and the semiconductor laser fixedly housed therein, and the optical fiber having a package in which the incident end is fixed to face the condensing optical system,
A laser apparatus, wherein an optical component constituting the condensing optical system is fixed to the package or a fixing member fixed thereto by a thin layer adhesive, and the semiconductor laser is fixed by solder.
それらの要素を各々固定する半田として、互いに同じものが用いられていることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のレーザー装置。 A plurality of elements including the semiconductor laser are fixed to a package or a fixing member fixed thereto by solder,
4. The laser device according to claim 1, wherein the same solder is used as each of the solders for fixing the elements.
それらの要素を各々固定する半田として、融点が互いに異なるものが用いられていることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載のレーザー装置。 A plurality of elements including the semiconductor laser are fixed to a package or a fixing member fixed thereto by solder,
4. The laser device according to claim 1, wherein solders for fixing these elements are used having different melting points.
Priority Applications (1)
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009130300A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method of manufacturing light-emitting device |
WO2011142469A1 (en) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser module |
WO2013099340A1 (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 株式会社フジクラ | Laser module and method for manufacturing same |
WO2016125301A1 (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-11 | 株式会社島津製作所 | Laser device |
JP2017092317A (en) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | 三菱電機株式会社 | Laser module |
JP2019117880A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 日亜化学工業株式会社 | Light source device |
WO2019187899A1 (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 住友大阪セメント株式会社 | Optical modulator |
CN110391586A (en) * | 2018-04-17 | 2019-10-29 | 住友电工光电子器件创新株式会社 | Emitter assemblies |
-
2006
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Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009130300A (en) * | 2007-11-27 | 2009-06-11 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Method of manufacturing light-emitting device |
WO2011142469A1 (en) | 2010-05-11 | 2011-11-17 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser module |
US8731019B2 (en) | 2010-05-11 | 2014-05-20 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Laser module |
WO2013099340A1 (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 株式会社フジクラ | Laser module and method for manufacturing same |
JP2013135020A (en) * | 2011-12-26 | 2013-07-08 | Fujikura Ltd | Laser module and manufacturing method of the same |
US9088128B2 (en) | 2011-12-26 | 2015-07-21 | Fujikura Ltd. | Laser module and method for manufacturing same |
CN107112716A (en) * | 2015-02-06 | 2017-08-29 | 株式会社岛津制作所 | Laser aid |
WO2016125301A1 (en) * | 2015-02-06 | 2016-08-11 | 株式会社島津製作所 | Laser device |
JPWO2016125301A1 (en) * | 2015-02-06 | 2017-10-12 | 株式会社島津製作所 | Laser equipment |
US10727644B2 (en) | 2015-02-06 | 2020-07-28 | Shimadzu Corporation | Laser device |
JP2017092317A (en) * | 2015-11-12 | 2017-05-25 | 三菱電機株式会社 | Laser module |
JP2019117880A (en) * | 2017-12-27 | 2019-07-18 | 日亜化学工業株式会社 | Light source device |
JP7174219B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-11-17 | 日亜化学工業株式会社 | Light source device |
WO2019187899A1 (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-03 | 住友大阪セメント株式会社 | Optical modulator |
JP2019179193A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 住友大阪セメント株式会社 | Optical modulator |
JP7059758B2 (en) | 2018-03-30 | 2022-04-26 | 住友大阪セメント株式会社 | Optical modulator |
CN110391586A (en) * | 2018-04-17 | 2019-10-29 | 住友电工光电子器件创新株式会社 | Emitter assemblies |
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