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技術 半導体レーザモジュール及びその製造方法

出願人 株式会社フジクラ
発明者 吉野玄人
出願日 2016年2月24日 (4年4ヶ月経過) 出願番号 2016-033227
公開日 2017年8月31日 (2年10ヶ月経過) 公開番号 2017-151258
状態 特許登録済
技術分野 半導体レーザ ライトガイドの光学的結合
主要キーワード レイデント処理 内側空 アルマイト加工 常温硬化樹脂 合格基準 グラファイトシート ドライ洗浄 ハット
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年8月31日)のものです。
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図面 (18)

課題

ファイバ光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを提供する。

解決手段

レーザモジュール1は、底板10と、レーザ光出射可能なレーザ素子16と、レーザ光を集光可能な集光レンズ20と、レーザ素子16から出射されたレーザ光を伝搬する光ファイバ22と、光ファイバ22を保持するフェルール24と、レーザ素子16と集光レンズ20とを内側に収容するカバー体12とを備える。カバー体12には、フェルール24を外側に延出させる開口部128が形成されている。レーザモジュール1は、カバー体12の外側から開口部128を覆うキャップ部材40と、カバー体12の内側の空間Sを封止するための封止樹脂51〜53とを備える。キャップ部材40には、フェルール24が挿通される挿通孔43が形成されている。

概要

背景

光ファイバを通して半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を出力する半導体レーザモジュールにおいては、光ファイバを保持するフェルールを上下のケースの間に挟み込んでフェルール及び光ファイバを固定している(例えば、特許文献1参照)。すなわち、上下のケースにフェルールを保持するための溝を形成し、上下のケースを重ね合わせることによりこの溝の中にフェルールを保持して固定する。

このような半導体レーザモジュールにおいては、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を光ファイバに光学的に結合させるために、光ファイバ及びこれを保持するフェルールを半導体レーザモジュール内に正確に配置する必要がある。フェルールを所定の位置に正確に固定するためには、上述した上下のケースの溝の形状を精度よく形成する必要があるが、このような溝の形成は加工が難しく、製造コストも高くなってしまう。

また、フェルールを上下のケースで挟み込んだ際に、フェルールの位置がわずかにでもずれてしまうと、調心された光ファイバの光軸がずれてしまい、レーザ光が光ファイバのコア入射せずに漏れ光となることも考えられる。そのような場合、漏れ光による発熱で光ファイバの被覆や光ファイバを固定する接着材などが損傷を受ける危険性が生じる。さらに、フェルールを上下のケースで挟み込む際にフェルールに傷がつく可能性もある。

概要

ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを提供する。レーザモジュール1は、底板10と、レーザ光を出射可能なレーザ素子16と、レーザ光を集光可能な集光レンズ20と、レーザ素子16から出射されたレーザ光を伝搬する光ファイバ22と、光ファイバ22を保持するフェルール24と、レーザ素子16と集光レンズ20とを内側に収容するカバー体12とを備える。カバー体12には、フェルール24を外側に延出させる開口部128が形成されている。レーザモジュール1は、カバー体12の外側から開口部128を覆うキャップ部材40と、カバー体12の内側の空間Sを封止するための封止樹脂51〜53とを備える。キャップ部材40には、フェルール24が挿通される挿通孔43が形成されている。

目的

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

底板と、レーザ光出射可能な半導体レーザ素子であって、前記底板上に配置された半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光可能な集光レンズであって、前記底板上に配置される集光レンズと、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を伝搬する光ファイバと、前記光ファイバを保持するフェルールと、前記半導体レーザ素子と前記集光レンズとを内側に収容する枠部であって、前記フェルールを外側に延出させる開口部が形成された枠部と、前記枠部の前記開口部を覆うキャップ部材であって、前記フェルールが挿通される挿通孔が形成されたキャップ部材と、前記枠部の内側の空間を封止するための封止樹脂であって、前記フェルールと前記キャップ部材との間、前記キャップ部材と前記底板との間、及び前記キャップ部材と前記枠部との間に設けられる封止樹脂と、を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール

請求項2

前記キャップ部材は、前記レーザ光を透過する材料で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザモジュール。

請求項3

前記キャップ部材の表面に形成される第1の反射層であって、前記キャップ部材を透過した前記レーザ光を反射する第1の反射層をさらに備えたことを特徴とする請求項2に記載の半導体レーザモジュール。

請求項4

前記封止樹脂は、前記レーザ光を透過する材料で形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。

請求項5

前記封止樹脂の表面に形成される第2の反射層であって、前記封止樹脂を透過した前記レーザ光を反射する第2の反射層をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の半導体レーザモジュール。

請求項6

前記枠部の内側の底板の表面に配置された光吸収部であって、前記レーザ光を吸収可能な光吸収部をさらに備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。

請求項7

前記枠部と前記底板との間に配置されたパッキンをさらに備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。

請求項8

前記枠部は、樹脂により前記底板に固定されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュール。

請求項9

レーザ光を出射可能な半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光可能な集光レンズとをカバー体の内部に収容しつつ、該カバー体に形成された開口部から前記光ファイバを保持するフェルールを外側に延出させた状態で、前記カバー体を底板上に固定し、キャップ部材に形成された挿通孔に前記フェルールを挿通して、前記キャップ部材で前記カバー体の前記開口部を覆い、前記フェルールと前記キャップ部材との間、前記キャップ部材と前記底板との間、及び前記キャップ部材と前記カバー体との間を封止樹脂により封止することを特徴とする半導体レーザモジュールの製造方法。

請求項10

前記レーザ光を透過する材料で前記キャップ部材を形成することを特徴とする請求項9に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。

請求項11

前記キャップ部材の表面に、前記キャップ部材を透過した前記レーザ光を反射する第1の反射層を形成することを特徴とする請求項10に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。

請求項12

前記レーザ光を透過する材料で前記封止樹脂を形成することを特徴とする請求項9から11のいずれか一項に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。

請求項13

前記封止樹脂の表面に、前記封止樹脂を透過した前記レーザ光を反射する第2の反射層を形成することを特徴とする請求項12に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体レーザモジュール及びその製造方法に係り、特に光ファイバを通して半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を出力する半導体レーザモジュール及びその製造方法に関するものである。

背景技術

0002

光ファイバを通して半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を出力する半導体レーザモジュールにおいては、光ファイバを保持するフェルールを上下のケースの間に挟み込んでフェルール及び光ファイバを固定している(例えば、特許文献1参照)。すなわち、上下のケースにフェルールを保持するための溝を形成し、上下のケースを重ね合わせることによりこの溝の中にフェルールを保持して固定する。

0003

このような半導体レーザモジュールにおいては、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を光ファイバに光学的に結合させるために、光ファイバ及びこれを保持するフェルールを半導体レーザモジュール内に正確に配置する必要がある。フェルールを所定の位置に正確に固定するためには、上述した上下のケースの溝の形状を精度よく形成する必要があるが、このような溝の形成は加工が難しく、製造コストも高くなってしまう。

0004

また、フェルールを上下のケースで挟み込んだ際に、フェルールの位置がわずかにでもずれてしまうと、調心された光ファイバの光軸がずれてしまい、レーザ光が光ファイバのコア入射せずに漏れ光となることも考えられる。そのような場合、漏れ光による発熱で光ファイバの被覆や光ファイバを固定する接着材などが損傷を受ける危険性が生じる。さらに、フェルールを上下のケースで挟み込む際にフェルールに傷がつく可能性もある。

先行技術

0005

特開2000−56190号公報

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを提供することを第1の目的とする。

0007

また、本発明は、光ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを安価かつ簡単に製造することができる半導体レーザモジュールの製造方法を提供することを第2の目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明の第1の態様によれば、光ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールが提供される。この半導体レーザモジュールは、底板と、レーザ光を出射可能な半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光可能な集光レンズと、上記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を伝搬する光ファイバと、上記光ファイバを保持するフェルールと、上記半導体レーザ素子と上記集光レンズとを内側に収容する枠部とを備えている。上記半導体レーザ素子及び集光レンズは、上記底板上に配置される。上記枠部には、上記フェルールを外側に延出させる開口部が形成されている。さらに、上記半導体レーザモジュールは、上記枠部の上記開口部を覆うキャップ部材と、上記枠部の内側の空間を封止するための封止樹脂とを備えている。上記キャップ部材には、上記フェルールが挿通される挿通孔が形成されている。上記封止樹脂は、上記フェルールと上記キャップ部材との間、上記キャップ部材と上記底板との間、及び上記キャップ部材と上記枠部との間に設けられる。

0009

このような構成により、枠部の内側の空間で光ファイバ及びフェルールを底板に固定することができるので、フェルールを固定するための溝や孔を枠部に形成する必要がなくなる。枠部に形成される開口部は、フェルールを外側に延出させることができれば十分であるため、精度の高い寸法合わせが要求されず、作製が容易である。キャップ部材は、この枠部の開口部を覆うものであり、フェルールを固定するものではない。したがって、キャップ部材に形成される挿通孔もフェルールを挿通させることができれば十分であるため、精度の高い寸法合わせが要求されない。また、フェルールは、固定のために他の部材により挟まれることがないため、フェルールに保持される光ファイバの光軸がずれにくく、またフェルール自体も傷つきにくい。

0010

上記半導体レーザモジュールは、上記枠部の上方を覆う蓋部をさらに備えていてもよく、この蓋部の内面は金めっきされていることが好ましい。また、上記蓋部は、鉄や銅、アルミニウムステンレスなどの金属で形成されていることが好ましく、熱伝導率の高い金属(銅やアルミニウム)により形成されることが好ましい。

0011

上記キャップ部材は、上記レーザ光を透過する材料で形成されていることが好ましい。また、上記封止樹脂は、上記レーザ光を透過する材料で形成されていることが好ましい。このような構成により、キャップ部材や封止樹脂がレーザ光を吸収しにくくなるので、キャップ部材や封止樹脂の発火焼損を防止することができる。

0012

この場合において、上記キャップ部材の表面に第1の反射層を形成し、上記キャップ部材を透過した上記レーザ光を反射してもよい。また、上記封止樹脂の表面に第2の反射層を形成し、上記封止樹脂を透過した上記レーザ光を反射してもよい。このような反射層を形成することにより、漏れ光がキャップ部材や封止樹脂から外部に漏れることを防止することができる。

0013

上記枠部の内側の底板の表面に、上記レーザ光を吸収可能な光吸収部を配置することが好ましい。このような光吸収部によって枠部の内側の空間で生じた漏れ光を吸収することができる。

0014

上記枠部の内側の空間を気密封止するために、上記枠部と上記底板との間にパッキンを配置してもよく、あるいは、上記枠部を樹脂により上記底板に固定してもよい。

0015

本発明の第2の態様によれば、光ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを安価かつ簡単に製造することができる半導体レーザモジュールの製造方法が提供される。この方法では、レーザ光を出射可能な半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を集光可能な集光レンズとをカバー体の内部に収容しつつ、該カバー体に形成された開口部から上記光ファイバを保持するフェルールを外側に延出させた状態で、上記カバー体を底板上に固定する。キャップ部材に形成された挿通孔に上記フェルールを挿通して、上記キャップ部材で上記カバー体の上記開口部を覆う。上記フェルールと上記キャップ部材との間、上記キャップ部材と上記底板との間、及び上記キャップ部材と上記カバー体との間を封止樹脂により封止する。

0016

このようにすることで、カバー体の内側の空間で光ファイバ及びフェルールを底板に固定することができるので、フェルールを固定するための溝や孔を枠部に形成する必要がなくなる。カバー体に形成される開口部は、フェルールを外側に延出させることができれば十分であるため、精度の高い寸法合わせが要求されず、作製が容易である。キャップ部材は、このカバー体の開口部を覆うものであり、フェルールを固定するものではない。したがって、キャップ部材に形成される挿通孔もフェルールを挿通させることができれば十分であるため、精度の高い寸法合わせが要求されない。また、フェルールは、固定のために他の部材により挟まれることがないため、フェルールに保持される光ファイバの光軸がずれにくく、またフェルール自体も傷つきにくい。したがって、本発明に係る半導体レーザモジュールの製造方法によれば、光ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを安価かつ簡単に製造することができる。

0017

また、従来の方法においてドライ洗浄を行う場合には、ドライ洗浄が完了しなければ上下のケースを閉じることができないが、本発明に係る半導体レーザモジュールの製造方法によれば、カバー体に形成される開口部をキャップ部材で覆う前であれば、カバー体を底板上に固定した後にカバー体の内側の空間をドライ洗浄することが可能である。したがって、本発明によれば、従来の方法よりも半導体レーザモジュール内の空間の清浄度をより高く維持することができる。なお、このようなドライ洗浄の方法には、プラズマ洗浄やUVオゾン洗浄が含まれる。

0018

上記レーザ光を透過する材料で上記キャップ部材を形成することが好ましい。また、上記レーザ光を透過する材料で上記封止樹脂を形成することが好ましい。このようにすることで、キャップ部材や封止樹脂がレーザ光を吸収しにくくなるので、キャップ部材や封止樹脂の発火や焼損を防止することができる。

0019

この場合において、上記キャップ部材の表面に、上記キャップ部材を透過した上記レーザ光を反射する第1の反射層を形成してもよい。また、上記封止樹脂の表面に、上記封止樹脂を透過した上記レーザ光を反射する第2の反射層を形成してもよい。このような反射層を形成することにより、漏れ光がキャップ部材や封止樹脂から外部に漏れることを防止することができる。

発明の効果

0020

本発明によれば、ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールが提供される。また、本発明によれば、光ファイバの光軸のずれやフェルールの損傷が生じにくい半導体レーザモジュールを安価かつ簡単に製造することができる半導体レーザモジュールの製造方法が提供される。

図面の簡単な説明

0021

本発明の第1の実施形態における半導体レーザモジュールを示す断面図である。
図1のA−A'線断面図である。
図1の半導体レーザモジュールの右側面図である。
図1の半導体レーザモジュールにおけるカバー体を示す正面図である。
図4のカバー体の平面図である。
図4のカバー体の右側面図である。
図1の半導体レーザモジュールのキャップ部材を示す斜視図である。
図1の半導体レーザモジュールを製造する工程を説明する断面図である。
図1の半導体レーザモジュールを製造する工程を説明する断面図である。
図1の半導体レーザモジュールを製造する工程を説明する断面図である。
図1の半導体レーザモジュールを製造する工程を説明する断面図である。
図1の半導体レーザモジュールを製造する工程を説明する断面図である。
図1の半導体レーザモジュールの変形例を示す拡大断面図である。
本発明の第2の実施形態における半導体レーザモジュールを示す断面図である。
図14のB−B'線断面図である。
本発明の第3の実施形態における半導体レーザモジュールを示す断面図である。
本発明の第4の実施形態における半導体レーザモジュールを示す断面図である。

実施例

0022

以下、本発明に係る半導体レーザモジュールの実施形態について図1から図17を参照して詳細に説明する。なお、図1から図17において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図1から図17においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

0023

図1は、本発明の第1の実施形態における半導体レーザモジュール1を模式的に示す縦断面図、図2は、図1のA−A'線断面図、図3は、右側面図である。図1から図3に示すように、本実施形態における半導体レーザモジュール1は、底板10と、底板10の上面10Aに固定されたカバー体12と、底板10の上面10Aに配置されたサブマウント14と、サブマウント14上に載置された高出力の半導体レーザ素子16とを備えている。半導体レーザ素子16としては、例えば数W〜20Wの高出力のレーザダイオードを使用することができる。図示はしないが、底板10の底面にはヒートシンクが接続される。

0024

また、半導体レーザモジュール1は、底板10の上面10Aに配置されたレンズマウント18と、レンズマウント18上に配置された集光レンズ20と、半導体レーザ素子16から出射されたレーザ光をカバー体12の外部に伝搬する光ファイバ22と、光ファイバ22の端部を保持するフェルール24と、底板10の上面10Aに配置されたフェルール固定部26とを備えている。フェルール24は、フェルール固定部26によって底板10に固定されている。このフェルール24の固定位置は、半導体レーザ素子16から出射され集光レンズ20により集光されたレーザ光がフェルール24に保持された光ファイバ22の端部に光学的に結合されるような位置に設定される。

0025

図4はカバー体12を示す正面図、図5は平面図、図6は右側面図である。図4から図6に示すように、カバー体12は、ハット帽子)のような形状をしており、XY平面に延びるフランジ部121と、フランジ部121からZ方向に延びる側壁122〜125(枠部)と、XY平面に延びて側壁122〜125の上方を覆う蓋部126とを含んでいる。図5に示すように、フランジ部121には、カバー体12を固定するネジを挿通させるためのネジ孔127が形成されている。なお、カバー体12は、任意の材料から形成することができるが、銅やアルミニウム、ステンレスなど熱伝導率の高い金属をカバー体12として用いることが好ましく、さらにカバー体12の内面は金めっきされていることが好ましい。

0026

ここで、図1及び図3に示すように、カバー体12のフランジ部121に対応する底板10の部分には、柔軟性のある材料(例えばシリコンゴム)からなるパッキン30が配置されている。このパッキン30上にカバー体12のフランジ部121が置かれ、固定用のネジ130をフランジ部121のネジ孔127に挿通させて底板10に螺合させることでカバー体12が底板10に固定される。カバー体12の内側の空間Sは、カバー体12のフランジ部121と底板10の上面10Aとの間に配置されたパッキン30によって封止され、この内側空間にサブマウント14、半導体レーザ素子16、レンズマウント18、集光レンズ20、フェルール固定部26が収容される。

0027

図6に示すように、カバー体12の側壁123には、側壁123の下端から上方に向かって延びる開口部128が形成されており、この開口部128が形成されている部分には、フランジ部121が形成されていない(図5及び図6参照)。図1及び図2に示すように、フェルール固定部26により固定されたフェルール24は、この開口部128を通ってカバー体12の外側に延出している。この開口部128は、柔軟性のある材料(例えばシリコンゴム)からなるキャップ部材40によって覆われている。

0028

図7は、キャップ部材40の斜視図である。図7に示すように、キャップ部材40は、開口部128よりも小さな外形を有する第1の部分41と、開口部128よりも大きな外形を有する第2の部分42とを有している。図1に示すように、キャップ部材40の第1の部分41は、側壁123に形成された開口部128に挿入されており、第2の部分42はカバー体12の外側に位置している。このように、キャップ部材40は、側壁123に形成された開口部128をカバー体12の外側から覆うように配置されている。図1及び図2に示すように、キャップ部材40とカバー体12の側壁123との間には、例えば常温硬化樹脂(例えばシリコーン樹脂)からなる樹脂51が設けられており、キャップ部材40と底板10との間には、例えば常温硬化樹脂(例えばシリコーン樹脂)からなる樹脂52が設けられている。

0029

キャップ部材40には、フェルール24が挿通される挿通孔43が形成されている。この挿通孔43の内径は、フェルール24の外径よりも大きくなっている。図1に示すように、挿通孔43の内周面とフェルール24の外周面との間には、例えば常温硬化樹脂(例えばシリコーン樹脂)からなる樹脂53が設けられている。このように、上述したキャップ部材40とカバー体12の側壁123との間の樹脂51、キャップ部材40と底板10との間の樹脂52、及び挿通孔43の内周面とフェルール24の外周面との間の樹脂53によってカバー体12の内側の空間Sが封止されている。

0030

次に、上述した半導体レーザモジュール1の製造方法について図8から図12を参照して説明する。まず、図8に示すように、底板10上にサブマウント14を固定し、このサブマウント14上に半導体レーザ素子16を実装する。また、底板10上にレンズマウント18を固定し、このレンズマウント18上に集光レンズ20を配置する。さらに、底板10上にフェルール固定部26を固定する。また、光ファイバ22の端部にフェルール24を取り付けて、フェルール24によって光ファイバ22の端部を保持する。

0031

そして、半導体レーザ素子16からレーザ光を出射させつつフェルール24を移動させて、集光レンズ20により集光されるレーザ光が光ファイバ22に光学的に結合するように光ファイバ22の位置決めを行い(アクティブ調心)、光ファイバ22が高精度に位置決めされた状態でフェルール24をフェルール固定部26上に固定する。

0032

次に、図9に示すように、底板10上のカバー体12のフランジ部121に対応する位置にパッキン30を配置する。そして、図10に示すように、カバー体12のフランジ部121がパッキン30上に位置するようにカバー体12を配置し、ネジ130によってカバー体12を底板10上に固定する。これにより、半導体レーザ素子16と集光レンズ20とフェルール固定部26とがカバー体12の内部に収容され、カバー体12に形成された開口部128からフェルール24が外側に延出した状態となる。

0033

そして、図11に示すように、カバー体12の開口部128の周囲、フェルール24の外周面の一部、及び底板10の一部に封止樹脂51〜53を塗布する。このとき封止樹脂51〜53としては常温硬化樹脂を用いることが好ましい。

0034

次に、図12に示すように、光ファイバ22の端部からキャップ部材40の挿通孔43に光ファイバ22を挿通させ、さらにフェルール24を挿通させて、カバー体12の外側からキャップ部材40でカバー体12の開口部128を覆う。この状態で封止樹脂51〜53を硬化させてキャップ部材40を固定する。これにより、図1に示す半導体レーザモジュール1が完成する。

0035

このように、本実施形態では、カバー体12の内側の空間Sに配置されたフェルール固定部26を介して光ファイバ22及びフェルール24を底板10に固定することができるので、フェルール24を固定するための溝や孔をカバー体12に形成する必要がない。カバー体12の側壁123に形成される開口部128は、フェルール24を外側に延出させることができれば十分であるため、精度の高い寸法合わせが要求されず、作製が容易である。また、キャップ部材40は、このカバー体12の開口部128を覆うものであり、フェルール24を固定するものではない。したがって、キャップ部材40に形成される挿通孔43もフェルール24を挿通させることができれば十分であるため、精度の高い寸法合わせが要求されない。このように、フェルール24は、固定のために他の部材により挟まれることがないため、フェルール24に保持される光ファイバ22の光軸がずれにくく、またフェルール24自体も傷つきにくい。したがって、光ファイバ22の光軸のずれやフェルール24の損傷が生じにくい半導体レーザモジュール1を安価かつ簡単に製造することができる。

0036

また、従来の方法においてプラズマ洗浄などのドライ洗浄を行う場合には、ドライ洗浄が完了しなければ上下のケースを閉じることができないが、本実施形態によれば、キャップ部材40で開口部128を覆う前であれば、カバー体12を底板10上に固定した後にカバー体12の内側の空間Sをドライ洗浄することが可能である。したがって、本実施形態によれば、従来の方法よりも半導体レーザモジュール1内の空間Sの清浄度をより高く維持することができる。

0037

ここで、カバー体12の内部の空間Sで漏れ光が生じると、この漏れ光がキャップ部材40や樹脂51〜53に吸収されて発熱し、発火や焼損してしまうことが考えられるので、キャップ部材40や樹脂51〜53は、半導体レーザ素子16から出射されるレーザ光を透過する材料で形成されていることが好ましい。この場合には、キャップ部材40や樹脂51〜53がレーザ光を吸収しにくくなるため発火や焼損を防止することができる。なお、キャップ部材40及び樹脂51〜53のレーザ光の透過率は98%以上であることが好ましい。

0038

キャップ部材40や樹脂51〜53がレーザ光に対して透過性を有する場合には、キャップ部材40や樹脂51〜53から漏れ光が外部に漏れることになるが、漏れ光のパワーが大きい場合には、外部に漏れた光によって事故が起きる可能性がある。このため、図13に示すように、レーザ光を透過する材料でキャップ部材40を形成した場合には、キャップ部材40の外表面にレーザ光を反射する反射層61(第1の反射層)を形成することが好ましい。同様に、レーザ光を透過する材料で樹脂51〜53を形成した場合には、樹脂51〜53の外表面にレーザ光を反射する反射層62(第2の反射層)を形成することが好ましい。このような反射層61,62を形成することにより、漏れ光がキャップ部材40や樹脂51〜53から外部に漏れることを防止することができる。なお、このような反射層61,62は、例えば金や銀、白金などから形成され、金属のスパッタペースト焼結金属フィルムの積層により一体的に形成することができる。例えば、レーザ光を透過するシリコンゴムでキャップ部材40及び樹脂51〜53を形成し、これらの外表面に金スパッタを施した場合、150Wのレーザ光を光ファイバ22に集光したときの外部に対する漏れ光の発生量合格基準(0.1mW未満)を満たす0.0mWとなり、樹脂51〜53の最高温度は合格基準(50℃未満)を満たす32℃となった。

0039

図14は、本発明の第2の実施形態における半導体レーザモジュール201を示す断面図、図15は、図14のB−B'線断面図である。図14及び図15に示すように、本実施形態の半導体レーザモジュール201は、底板10の上面10Aに形成された光吸収部210を備えており、この光吸収部210によってカバー体12の内側の空間Sで生じた漏れ光を吸収するようになっている。本実施形態では、図15に示すように、集光レンズ20の近傍に光吸収部210が配置されている。

0040

このような光吸収部210は、底板10の上面10Aの一部に黒アルマイト加工処理又はレイデント処理商標)を施すことによって形成することができる。あるいは、光吸収部210をグラファイトシートにより構成してもよく、一般的な金属よりも比較的吸収率の高い鉄やクロムなどの金属製の部材により構成することもできる。

0041

図16は、本発明の第3の実施形態における半導体レーザモジュール301を示す断面図である。上述した第1及び第2の実施形態では、カバー体12と底板10との間にパッキン30を配置し、ネジ130を使ってカバー体12を底板10に固定した例を説明したが、本実施形態では、カバー体312が樹脂310により直接底板10に固定されている。本実施形態におけるカバー体312は、Z方向に延びる側壁422(枠部)と、XY平面に延びて側壁422の上方を覆う蓋部426とを含んでいる。なお、樹脂310としては例えば常温硬化樹脂や100℃以下で硬化する樹脂を用いることができる。

0042

本実施形態では、カバー体12を底板10上に配置した後、樹脂310を塗布し、樹脂310を硬化させることによりカバー体12を底板10上に固定している。なお、樹脂310を塗布した後にカバー体12を底板10上に配置してもよい。

0043

図17は、本発明の第4の実施形態における半導体レーザモジュール501を示す断面図である。上述した第1の実施形態においては、側壁123の開口部128に挿入される第1の部分41を有するキャップ部材40を用いた例を説明したが、本実施形態におけるキャップ部材540は、側壁123の開口部128に挿入される部分を有していない。このキャップ部材540は、開口部128よりも大きな外形を有しており、カバー体12の外側に位置している。キャップ部材540には、フェルール24が挿通される挿通孔543が形成されており、この挿通孔543の内径は、フェルール24の外径よりも大きくなっている。このように、キャップ部材540は、側壁123に形成された開口部128をカバー体12の外側から覆っている。

0044

キャップ部材540とカバー体12の側壁123との間、挿通孔543の内周面とフェルール24の外周面との間、キャップ部材540と底板10との間には、例えば常温硬化樹脂からなる樹脂551が設けられている。このような樹脂551によってカバー体12の内側の空間Sが封止されている。このような構成によっても第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。

0045

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

0046

1半導体レーザモジュール
10底板
10A 上面
12カバー体
14サブマウント
16半導体レーザ素子
18レンズマウント
20集光レンズ
22光ファイバ
24フェルール
26 フェルール固定部
30パッキン
40キャップ部材
41 第1の部分
42 第2の部分
43挿通孔
51〜53封止樹脂
61,62反射層
121フランジ部
122〜125側壁
126 蓋部
127ネジ孔
128 開口部
130ネジ
201 半導体レーザモジュール
210光吸収部
301 半導体レーザモジュール
312 カバー体
422 側壁
426 蓋部
501 半導体レーザモジュール
540 キャップ部材
543 挿通孔

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