JP6109321B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジュールの構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。図2は、図1に示す半導体レーザモジュールの側面を表す模式的な一部切欠図である。本実施の形態に係る半導体レーザモジュール100は、筐体であるパッケージ101と、パッケージ101の内部に順に積載されたLD高さ調整板102と、サブマウント103−1〜6と、6つの半導体レーザ素子104−1〜6とを備える。パッケージ101は、図2に示すように蓋101aを備えるが、図1においては、パッケージ101の蓋は、図示を省略している。また、半導体レーザモジュール100は、半導体レーザ素子104−1〜6に電流を注入するリードピン105を備える。そして、半導体レーザモジュール100は、半導体レーザ素子104−1〜6が出力するレーザ光の光路上に順に配置された光学素子である、第1レンズ106−1〜6と、第2レンズ107−1〜6と、ミラー108−1〜6と、第3レンズ109と、光フィルタ110と、第4レンズ111とを備える。第1レンズ106−1〜6、第2レンズ107−1〜6、ミラー108−1〜6、第3レンズ109、光フィルタ110、第4レンズ111は、それぞれパッケージ101の内部に固定されている。さらに、半導体レーザモジュール100は、第4レンズ111と対向して配置された光ファイバ112を備える。光ファイバ112のレーザ光を入射する側の一端は、パッケージ101の内部に収容されている。
また、光ファイバ112のパッケージ101への挿入部には、ルースチューブ115が設けられ、ルースチューブ115の一部と挿入部を覆うように、パッケージ101の一部にブーツ114が外嵌されている。
なお、このように第1光遮断部113を光ファイバ112と離間して設けることで、第1光遮断部113から光ファイバ112に熱が伝わることを抑制でき、後述する第1固定剤119の温度上昇を抑制できる。
また、光ファイバ112の先端が、第1光遮断部113からレーザ光の入力側に突き出ているように第1光遮断部113を設けることで、第1光遮断部113と光ファイバ112との間から非結合光が漏れるのを抑制でき、光ファイバ112に結合されない非結合光をより確実に遮断することができる。
なお、第2光遮断部118と光吸収体117とガラスキャピラリ116とに囲まれた空間には、第1固定剤119、第2固定剤120、その他のUV硬化樹脂、シリコーン等を充填してもよい。
また、半導体レーザモジュール100は、光ファイバ112と光吸収体117との間にガラスキャピラリ116を有しているため、光ファイバ112からの漏れ光が光吸収体117に到達する前に、漏れ光の密度を低下させることができる。これにより光吸収体117の温度上昇を抑制できる。
つぎに、上記実施の形態における半導体レーザモジュールの変形例について説明する。変形例に係る半導体レーザモジュールは、上記実施の形態の半導体レーザモジュールの各構成要素を、以下のような変形例の構成要素と置換することにより構成することができる。
第2光遮断部118Aを設けることで、ガラスキャピラリ116を透過し、ガラスキャピラリ116の出射側の端面から放出された光の半導体レーザモジュール100の外部への出射を抑制し、光吸収体117に吸収させることができる。
101、201 パッケージ
101a、201a 蓋
102 LD高さ調整板
103−1〜6 サブマウント
104−1〜6 半導体レーザ素子
105 リードピン
106−1〜6 第1レンズ
107−1〜6 第2レンズ
108−1〜6 ミラー
109 第3レンズ
110 光フィルタ
111 第4レンズ
112、212 光ファイバ
112a 被覆部
112b 突出部
112c コア部
112d クラッド部
113、113A、213 第1光遮断部
213a 台座
114 ブーツ
115 ルースチューブ
116、316、416、516、616 ガラスキャピラリ
316a、416a、516a、516b、616a 貫通孔
616b 気泡
117、717 光吸収体
118、118A 第2光遮断部
119 第1固定剤
120 第2固定剤
C 中心
L レーザ光
Claims (20)
- レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、
コア部および該コア部の外周に形成されたクラッド部を備え、前記レーザ光が一端から入射され、該レーザ光を当該半導体レーザモジュールの外部に導波する光ファイバと、
前記光ファイバの外周に配置され、前記光ファイバを固定する光学部品と、
前記光学部品と前記光ファイバとを固着する第1固定剤と、
前記光学部品の外周に配置され、該光学部品を固定する光吸収体と、
前記光ファイバの前記レーザ光の入射端と前記光学部品との間に配置された第1光遮断部と、
前記半導体レーザ素子、前記光ファイバの前記レーザ光を入射する側の一端、および前記第1光遮断部を内部に収容する筐体と、
を備え、
前記光学部品は、前記レーザ光の波長において光透過性を有し、前記光吸収体は、前記レーザ光の波長において光吸収性を有し、
前記光ファイバは、前記レーザ光の入射端側に前記光学部品から突出した突出部を備え、
前記第1光遮断部は、前記突出部の外周において、前記光ファイバと離間するように配置されている
ことを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 前記第1固定剤の屈折率は、前記クラッド部の屈折率と等しい、またはそれよりも高い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。
- 前記光学部品と前記光吸収体とを固着する第2固定剤を有し、
前記第1固定剤と前記第2固定剤とは、同一の材料からなり、
前記第1固定剤および前記第2固定剤の屈折率は、前記光学部品の屈折率と略等しく、かつ前記クラッド部の屈折率よりも高い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。 - 前記第1光遮断部と前記光ファイバとの距離は、前記光ファイバの長手方向に直交する面における前記レーザ光の楕円のビーム形状の長軸方向に沿って、5μm以上500μm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記第1光遮断部は、Cu、Ni、ステンレス鋼、またはFeを含む金属部材、Ni、Cr、またはTiを含む表面メッキ層を備える部材、または誘電体多層膜を備える部材、のうち少なくとも1つを有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光吸収体は、前記筐体に熱良導体を介して接続されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記熱良導体は、熱伝導率が0.5W/mK以上であることを特徴とする請求項6に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光吸収体は、
Cu、Ni、ステンレス鋼、もしくはFeを含む金属部材、
Ni、Cr、Tiを含む金属、もしくはCを含む表面メッキ層を備える部材、
AlN、もしくはAl2O3を含むセラミック部材、
またはAlN、もしくはAl2O3を含む表面を覆うセラミック層を備える部材、のうち少なくとも1つを有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。 - 前記光ファイバの前記レーザ光の出射端側に配置され、前記レーザ光の前記光学部品からの出射を抑制する第2光遮断部を、さらに備えることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記第2光遮断部は、Cu、Ni、ステンレス鋼、またはFeを含む金属部材、または誘電体多層膜を備える部材、のうち少なくとも1つを有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。
- 前記第2光遮断部の前記光学部品側の面は、該面に入射した光が前記光ファイバから離れる方向に反射するように傾斜、または曲率を有することを特徴とする請求項9または10に記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光学部品は、円管状のガラスキャピラリであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光学部品は、前記円管の長手方向の長さが3mm以上、前記円管の内径が0.13mm以下、前記円管の外径が1.8mm以上であ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。
- 前記光吸収体の前記レーザ光の波長における光吸収率は、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記レーザ光の入射端側が低くされていることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光吸収体の前記光学部品と固着される面の平均表面粗さは、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記レーザ光の入射端側が小さくされていることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光学部品は、前記光ファイバの長手方向に直交する面における該光学部品の中心から偏心した位置に前記光ファイバを挿通されることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光学部品の前記光ファイバの長手方向に直交する断面の形状は、多角形、花形、または星形であることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光学部品は、前記光ファイバの長手方向に延伸する2つの貫通孔を有する2芯キャピラリであり、
前記2つの貫通孔のうち、いずれか1つの貫通孔に前記光ファイバを挿通されることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。 - 前記光学部品は、前記レーザ光を散乱する光散乱手段を有することを特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
- 前記光散乱手段は、気泡であることを特徴とする請求項19に記載の半導体レーザモジュール。
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