CN103415799A - 半导体激光模块及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体激光模块，具有：激光二极管阵列、光纤阵列、对光纤阵列进行固定的光纤阵列金属件、壳体以及对光纤阵列金属件和壳体进行固定的支撑金属件。光纤阵列金属件和支撑金属件在与激光二极管阵列的发光面平行的平面上具有线接触或面接触的第一接触部，并且，在第一接触部，光纤阵列金属件与支撑金属件被激光焊接固定。而且，支撑金属件和壳体在与激光二极管阵列的发光面垂直的平面部上具有线接触或面接触的第二接触部，并且，在第二接触部，壳体与支撑金属件被激光焊接固定。

Description

半导体激光模块及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种半导体激光模块及其制造方法，上述半导体激光模块使激光二极管和由它照射的激光向光纤进行光耦合，并且，在上述半导体激光模块中使用了激光二极管阵列与光纤阵列的调芯方法及其构成部件的固定方法。

背景技术

近年来，随着激光二极管的高输出化，以它为光源或激励源的激光加工装置广泛应用于焊接、熔敷、切割以及重整等的各种材料加工中。

为了将从激光二极管输出的激光高效地传输到光纤，一般来讲，使用激光二极管的半导体激光模块构成为：对激光二极管与光纤精密地调芯，并且为了不使该调芯发生偏离而固定于各自的支撑部件。在这些支撑部件的规定位置进行的固定是使用激光焊接、焊接、粘结剂中的任意一种或它们的组合而实现的(例如，参照专利文献1)。

另外，作为产业中所使用的半导体激光模块，已有人提出以下技术方案，即，半导体激光模块由以下阵列构成：多个发光发射器并列排列的激光二极管阵列；以及将数量与激光二极管的发光发射器数量至少相同的光纤并列排列的光纤阵列(例如，参照专利文献2以及专利文献3)。

近年来，出现了一种半导体激光模块，在激光二极管的每个发光发射器的光强度中，高亮度化达到10W附近，并且具有100W以上的光纤输出。这些高输出的半导体激光模块的光纤阵列是将具有激光二极管阵列的各发光发射器宽度以上的纤芯直径的多模光纤，以与发光发射器数量相同的数量、并且与各发光发射器的间隔相同的间距并列地固定在基板上而形成的。光纤阵列与激光二极管阵列被调芯，以使从光纤阵列输出的光强度成为最大，并且通过上述各种固定方法而被固定在壳体上。该激光二极管阵列与光纤阵列的调芯是将光纤阵列安装在精密夹具或精密平台上统一进行的(例如，参照专利文献4以及专利文献5)。

如专利文献3等所示，激光二极管阵列与光纤阵列的调芯是在光纤阵列的X轴、Y轴以及Z轴方向的调整和作为围绕X轴、Y轴及Z轴的各轴旋转的旋转角的围绕Xθ、Yθ及Zθ旋转的的合计六个轴进行的。

通常，调芯是通过监测向光纤输入的光强度，以该光强度成为最大的方式调整六个轴而进行的。特别是在光纤阵列的情况下，选择多根光纤或所有光纤的光强度合计值、或者光纤阵列中心部或两端部等代表位置的光纤，使用这些光纤的强度，进行适合各轴的调芯。

另外，由激光二极管的发光发射器输出的激光在其厚度方向(快轴：fast axis)与宽度方向(慢轴：slow axis)上具有不同的发散角。因此，当对其进行校准来进行激光二极管与光纤阵列的调芯时，由于该光束形状的缘故，能够获得所希望的光耦合的调芯位置的允许范围会由于各轴的不同而不同。

另外可知，特别是与激光二极管的厚度方向对应的Y轴上的调芯位置相对于光耦合效率以及光纤导光后的光束质量(例如，NA)很敏感。另外，在激光二极管阵列与光纤阵列的调芯中，由于在围绕Zθ旋转的调芯中包括Y方向成分，因此，该调芯变得更加复杂。

近年来，对于特别是在产业中使用的半导体激光模块，不仅要求更高的光耦合效率，而且还要求高质量的光输出光束的发散角(NA)，调芯位置的合适范围非常窄。例如，如果将激光二极管阵列与光纤阵列的光耦合效率设为大约90％，将各光纤的输出光束质量设为NA0.12左右，则满足这一条件的Y轴上的范围为1.5～2.0微米左右的窄范围。

如上所述，在激光二极管阵列与光纤阵列的调芯中需要：用于判断能获得所希望的光耦合的调芯位置的传感单元与调芯顺序、进行六轴控制并以调芯位置所要求的公差进行定位的精密平台等高功能并且高精确度的调芯设备。

而且，用于维持能获得所希望的光耦合的调芯位置的光纤阵列的固定方法与适合该方法的部件构成也是必不可少的。通过结合了这些条件的调芯装置来实现高性能·高可靠性的半导体激光模块的组装或制造。

例如，如专利文献5中的调芯装置所示，关于为了激光二极管阵列与光纤阵列成为所希望的光耦合而进行精密调芯的方法，已经提出了各种技术方案，并且很多已进行了实际应用。另外，即使是调芯设备，近年来，精密平台的高功能化以及高精确度化也非常显著，完全能够实现光纤阵列的以亚微米为单位进行的六轴控制与定位。

另一方面，光纤阵列的固定方法与适合它的部件构成现在还存在很多课题。作为包括光纤阵列的光学部件的固定方法，一般使用粘结剂。这其中的一个原因是：由于粘结剂具有填补光学部件与支撑该光学部件的部件或壳体等的缝隙的填充剂的作用，因此，两者的位置关系可以相对地不明确，这样一来，容易进行处理与组装。

但是，由于当粘结剂固化时在收缩方向上体积变化，因此，光纤有时从调芯位置发生偏移，光输出或光束质量降低，结果可能导致产品的成品率降低。在实际的制造中，考虑到粘结剂的固化收缩，要进行相当于该固化收缩的程度的从调芯位置的位置偏离的修正，这需要非常多的研究时间以及技术知识。另外，关于制造后的半导体激光模块，粘结部分随着时间的推移而劣化，存在调芯位置偏离或部件脱落等在确保长期可靠性方面的课题。

如上所述，最近的产业用半导体激光模块被要求具有更高的输出、更高的效率以及更高的光束质量，调芯位置的允许范围非常窄。另外，与到目前为止的仅仅一根的光纤和微光学的使用相比，光纤阵列的使用的整体体积以及重量都达到了数倍。粘结剂的用量也必然增多，关于上述粘结剂的课题很可能变得更加显著。

另一方面，作为解决粘结剂的固化收缩与随着时间的推移而劣化的课题的固定方法，有激光焊接的方法。激光焊接是对想要固定的部位进行极短时间的局部加热使该部位熔接的方法，因此几乎不用担心由于粘结剂引起的随着时间的推移而劣化的问题。

但是，从激光焊接的局部加热这一原理的性质上来考虑，对于需要焊接的部件之间的间隙以及匹配面的精确度很敏感，与粘结剂不同，固定对象的部件之间的状态需要严密的管理。如果部件之间的间隙以及匹配面的精确度差，则即使能进行激光焊接固定，有时也会由于从熔化状态到凝固的收缩而导致光纤偏离调芯位置。反过来讲，如果与固定光纤阵列时的支撑部件的间隙以及匹配面的精确度被充分地确保，则能够获得粘结剂不具有的固定精确度与可靠性。但是，除了调芯所需要的六个轴之外，需要追加针对激光焊接接合面的面匹配的平台调整设备，就成为非常复杂的调芯装置。

作为包括调芯方法的使用光纤阵列的半导体激光模块的一例，例如专利文献3提出了以下方案，即，在激光二极管阵列与光纤阵列之间事先具备光纤阵列定位用的引导板，通过进行将光纤阵列顶到该引导板等操作，以该引导板作为位置对齐的基准，从而简化了调芯轴的数量。

在基座上进行的激光二极管阵列的安装中，激光二极管芯片尺寸有时会比较大，为数毫米角的程度，通常会产生数微米程度的安装偏差或旋转偏移。如上所述，激光二极管阵列与光纤阵列的调芯位置的关系为精密级。因此，激光二极管阵列的安装位置的个体差必须使用上述引导板以微米为单位进行修正并吸收。通过各半导体激光模块进行该操作是非常困难的。另外，在作为固定方法而使用激光焊接的情况下，焊接处的间隙以及匹配面的精确度也同样难以通过各半导体激光模块来确保。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2002-341196号公报

专利文献2：美国专利第4818062号说明书

专利文献3：JP特开2005-010374号公报

专利文献4：JP特开2004-326004号公报

专利文献5：JP特开2008-186035号公报

发明内容

本发明是鉴于上述课题而实现的，是一种关于激光二极管阵列与光纤阵列被光耦合的半导体激光模块，为了获得所希望的光耦合，在除了所谓的六轴调芯之外不进行新的调整以及定位的情况下将光纤阵列进行激光焊接固定的方法。另外，本发明提供一种使用该固定方法的以高精确度组装并且可靠性高的半导体激光模块及其制造方法。

为了解决上述课题，本发明的半导体激光模块具有：激光二极管阵列；在基板上排列有光纤的光纤阵列；固定上述光纤阵列的光纤阵列金属件；至少支撑上述激光二极管阵列以及上述光纤阵列的壳体；以及固定上述光纤阵列金属件以及上述壳体的支撑金属件。上述光纤阵列金属件以及上述支撑金属件的构成为：具有相对于与上述激光二极管阵列的发光面平行的平面部进行了线接触或面接触的第一接触部，并且在上述第一接触部，通过第一激光焊接部被固定。而且，上述支撑金属件以及上述壳体的构成为：具有相对于与上述激光二极管阵列的上述发光面垂直的平面部进行了线接触或面接触的第二接触部，并且在上述第二接触部，通过第二激光焊接部被固定。

根据该构成，能够高精确度并且简单地进行使用激光焊接的调芯中必不可少的焊接部的面匹配。由此，能够获得高精确度以及高质量的光耦合，并且，由于当进行光纤阵列固定时不会发生调芯位置偏离，因此制造成品率也得到提高，能够提供不会随着时间的推移而劣化的可靠性高的半导体激光模块。

另外，本发明的半导体激光模块的制造方法中的半导体激光模块具有：激光二极管阵列；在基板上排列光纤的光纤阵列；固定光纤阵列的光纤阵列金属件；至少支撑激光二极管阵列以及光纤阵列的壳体；以及固定光纤阵列金属件以及壳体的支撑金属件。并且，本发明的半导体激光模块的制造方法由以下方法构成，即，光纤阵列金属件以及支撑金属件具有相对于与激光二极管阵列的发光面平行的平面部进行了线接触或面接触的第一接触部，并且在第一接触部，通过第一激光焊接部被固定；支撑金属件以及壳体具有相对于与激光二极管阵列的发光面垂直的平面部进行了线接触或面接触的第二接触部，并且在第二接触部，通过第二激光焊接部被固定。

通过该方法，能够高精确度并且简单地进行使用激光焊接的调芯中必不可少的焊接部的面匹配。由此，能够获得高精确度以及高质量的光耦合，并且，由于当进行光纤阵列固定时调芯位置不会偏移，因此制造成品率也得到提高，能够制造不会随着时间的推移而劣化的可靠性高的半导体激光模块。

附图说明

图1A是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的整体构成的俯视图。

图1B是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的整体构成的侧视图。

图2A是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的光纤阵列金属件与支撑金属件的第一接触部的俯视图。

图2B是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的光纤阵列金属件与支撑金属件的第一接触部的侧视图。

图3A是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的支撑金属件与壳体的第二接触部的俯视图。

图3B是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的支撑金属件与壳体的第二接触部的侧视图。

图4是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的光纤金属件与支撑金属件的接触部的主要部分放大图。

图5是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的组装例的俯视图。

图6是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块的组装例的侧视图。

图7A是表示本发明的实施方式2的半导体激光模块的整体构成的俯视图。

图7B是表示本发明的实施方式2的半导体激光模块的整体构成的侧视图。

图8是表示本发明的实施方式2的半导体激光模块的组装工艺的流程图

图9A是说明本发明的实施方式2的半导体激光模块的组装工艺的俯视图。

图9B是说明本实施方式2的半导体激光模块的组装工艺的俯视图。

图10A是说明本发明的实施方式2的半导体激光模块的组装工艺的俯视图。

图10B是说明本发明的实施方式2的半导体激光模块的组装工艺的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。在以下附图中，由于对相同的构成要素标注相同的符号，因此，有时会省略说明。

(实施方式1)

图1A以及图1B表示的是本发明的实施方式1的半导体激光模块1的俯视图以及侧视图。图2A以及图2B是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块1的光纤阵列金属件5与支撑金属件6的第一接触部11的俯视图以及侧视图。图3A以及图3B是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块1的支撑金属件6与壳体2的第二接触部12的俯视图以及侧视图。

如图1所示，本实施方式1的半导体激光模块1包括：壳体2、激光二极管阵列3、光纤阵列4、光纤阵列金属件5以及支撑金属件6。在此，激光二极管阵列3安装在基座7上。在光纤阵列4中，光纤10排列在基板4a上。光纤阵列金属件5固定光纤阵列4。支撑金属件6在壳体2上固定光纤阵列金属件5。

光纤阵列4与光纤阵列金属件5的固定是通过粘结剂、焊接以及激光焊接等在调芯操作之前事先进行的。调芯后的部件固定与其固定方法无关，需要同时确保位置精确度以及固定强度。但是，光纤阵列4与光纤阵列金属件5的固定是在调芯之前，因此，针对由于凝固收缩等的影响而导致的或多或少的位置偏离，无需严格的管理，因而比较容易。由此，当对激光二极管阵列3进行调芯时，光纤阵列4与光纤阵列金属件5完全成为一体。

激光二极管阵列3也被称为LD线阵(激光二极管线阵：laserdiode bar)，由多个激光二极管并列排列，具有照射激光束的发光发射器并列地横向排列的结构。激光二极管阵列3与光纤阵列4的输入端相互对置地配置，以使由各发光发射器照射的光束朝着光纤阵列4的输入端。

光纤阵列4是通过在精密加工了V沟槽等的光纤的固定槽的基板上并列地粘结多条光纤10而形成的，各光纤10以数量与激光二极管阵列3的发光发射器相同、并且间距与发光发射器的间隔相同的方式排列在基板上。

由于光纤10并列地固定在基板上，因此，激光二极管阵列3与光纤阵列4的调芯是统一进行的。即，朝向激光二极管阵列3的各光轴，以使对应的光纤10的输入芯的光轴一致，另外以使到光纤10的输入光强度成为最大的方式，对光纤阵列4的位置进行调整。

另外，光纤阵列4的调芯如图1A、图1B所示，在以下六个轴进行，它们分别是：在作为沿着激光二极管阵列3的发光面的方向的X轴方向、作为激光二极管阵列3的厚度方向的Y轴方向以及作为沿着照射光束的光轴的方向的Z轴方向、和作为X轴、Y轴以及Z轴的旋转方向的角度调整的围绕Xθ、Yθ以及Zθ旋转的这六个轴。

光纤阵列金属件5与支撑金属件6，在与激光二极管阵列3的发光面3a平行的平面部20、即与X—Y平面平行的平面部20的一部分上，进行了线接触或面接触。

图2A以及图2B的用虚线包围的部分是光纤阵列金属件5与支撑金属件6的第一接触部11。光纤阵列金属件5与支撑金属件6通过对第一接触部11的界面进行激光焊接而被固定。在图1A以及图1B中，作为通过激光焊接进行固定的一个例子表示了激光焊接部8b。在左侧以及右侧分别进行上下两点的激光点焊，合计共进行四处的激光点焊，由此，将光纤阵列金属件5与支撑金属件6焊接固定。另外，激光焊接是通过YAG激光焊接机以激光的点直径200μm，脉冲宽度5msec照射了30J(焦耳)的能量的脉冲来进行的。此时的焊接面是光纤阵列金属件5与支撑金属件6相贴合的面，但在YAG激光焊接的情况下，这些接合面的精确度尤为重要。另外，光纤阵列金属件5以及支撑金属件6是使用例如含铁的金属(SUS等)制造的。

支撑金属件6与壳体2在与激光二极管阵列3的发光面3a垂直的平面部21、即在与Z—X平面平行的平面部21上线接触或面接触。

图3A以及图3B的用虚线包围的部分是支撑金属件6与壳体2的第二接触部12。支撑金属件6与壳体2是通过对第二接触部12的界面进行激光焊接而被固定的。在图1A以及图1B中表示了激光焊接部8a作为其中一例。在离激光二极管阵列3近的一侧以及远的一侧分别进行左右两点的激光点焊，合计共进行四处的激光点焊，由此，将壳体2与支撑金属6焊接固定。

另外，焊接固定方法不局限于本例所示的激光焊接部8a、8b，而存在改变激光点焊的数量进行焊接、或者不局限于激光点焊而进行针脚焊接或连续焊接等各种焊接的变形例。可以根据被焊接物适当地选择能够确保焊接强度与位置精确度的焊接条件。

但是，为了将激光焊接的凝固收缩的影响降低到最小限度并确保调芯位置精确度，第一接触部11以及第二接触部12的面对齐精确度非常重要。

近年来，机械加工装置的性能以及加工技术的发展非常显著，将第一接触部11以及第二接触部12的两部件的平面度与表面粗糙度加工成所需要的面对齐精确度、例如平面度10μm、Ra(算术平均粗糙度)0.8μm、垂直度10μm是完全可能的。另外，第一接触部11成为与X—Y平面平行，第二接触部12成为与Z—X平面平行，但也完全能够加工成所需要的平行程度、例如平面度10μm、Ra0.8μm、垂直度10μm。

图4是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块1的光纤阵列金属件5与支撑金属件6的第一接触部11的主要部分放大图。图4是表示用于通过接触部使光纤阵列金属件5与支撑金属件6高精确度地面对齐的加工方法的一例的图。并且，如果不对第一接触部进行高精确度的面对齐，则难以利用YAG激光焊接进行焊接固定。

在光纤阵列金属件5中，在进行激光焊接的附近留出所需最小限度的面积，进行第一接触部11的切削加工。该切削加工是如图4所示在光纤阵列金属件5的左右两端形成凸部5b的加工，上述凸部5b具有通过第一接触部11与支撑金属件6的接触面6a接触的光纤阵列金属件5的接触面5a。通过如上所述进行加工，当进行激光焊接时，能够避免在与第一接触部11附近远离的部位进行接触。而且，由于从外观观察到的第一接触部11的状态与实际的接触部大致一致，因此，能够精确度高地进行面对齐的操作和状态确认。

即，光纤阵列金属件5的结构可以是：在左右两端具有凸部5b，凸部5b的接触面与支撑金属件6的接触面6a接触形成第一接触部11。根据该构成能够精确度高地进行面对齐的操作和状态确认。

在第二接触部12中，关于支撑金属件6，也能够通过对与壳体2的接触面(未图示)接触的支撑金属件6的接触面(未图示)进行同样的切削加工，从而确保面对齐精确度。通过确保这种面对齐精确度，能够切实地通过YAG激光焊接进行焊接固定。

虽然如上所述地使用进行了精密的机械加工的部件来高精确度地安装了激光二极管阵列，但还会产生在允许的公差范围内的加工面的倾斜、安装偏差。如上所述可知，能够获得所希望的光耦合的调芯位置的允许范围为数μm，因此，存在必须在该范围内调芯并固定的调芯轴。即使出现稍微的加工面的倾斜，也有可能对调芯精确度造成影响从而不能获得所希望的光强度或光束质量。

图5是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块1的组装例的俯视图，并且是表示光纤阵列4在X—Z平面(与激光二极管阵列3的发光面3a垂直的平面)稍微旋转而被固定在光纤阵列金属件5的情况下的各部件的配置结构的说明图。为了使说明易于理解，着重描述了图5所示的光纤阵列4的旋转程度。

如图5所示，如果在光纤阵列4稍微旋转而被固定于光纤阵列金属件5的状态下进行调芯，则光纤阵列金属件5会被旋转配置。但是，如果在这种情况下也将支撑金属件6如图4所示配置成与光纤阵列金属件5的面对齐精确度得到保证的状态，则光纤阵列4能够与调芯位置不出现偏差地进行激光焊接固定。

即，当进行光纤阵列4的调芯动作时，在与激光二极管阵列3的发光面3a垂直的平面部21上，支撑金属件6也可以构成为处于利用其自身重量而与壳体2进行了线接触或面接触的状态。根据该构成，支撑金属件6被配置成与光纤阵列金属件5的面对齐精确度得到保证的状态，光纤阵列4能够与调芯位置不出现偏离地进行激光焊接固定。

图6是表示本发明的实施方式1的半导体激光模块1的组装例的侧视图，并且是表示固定支撑金属件6的壳体2的平面部21稍微倾斜地被加工的情况下的各部件的配置结构的说明图。为了使说明易于理解，图6着重描述了壳体2的平面部21的倾斜。另外，图6是表示从激光二极管阵列3的发光面侧看到的光纤阵列周围的部件配置的图。因此，对激光二极管阵列3进行了省略性描述。

如果如图6所示壳体2的平面部21被稍微倾斜地加工，则进行与壳体2面对齐的支撑金属件6以同样的倾斜度配置。但是，进行调芯的光纤阵列金属件5能够不受该倾斜的影响地在与支撑金属件6的面对齐精确度得到保证的状态下配置。因此，由于光纤阵列4与光纤阵列金属件5一体地配置，所以，与上述相同，在这种情况下光纤阵列4也能够与调芯位置不出现偏离地进行激光焊接固定。

并且，即使针对激光二极管阵列3的Yθ方向旋转或Zθ方向倾斜这一细微的安装偏离，光纤阵列的部件配置也成为如上所述，能够与调芯位置不出现偏移地将光纤阵列进行激光焊接固定。

如以上的例子所示，组合了光纤阵列金属件5与支撑金属件6的光纤阵列4的固定方法，由于确保了这些接合面的精确度，因此能够与调芯位置不出现偏离地进行激光焊接固定，除此之外，还具有抵销由于部件的加工精确度或半导体激光的安装精确度等原因而导致的调芯位置偏离的影响的效果。

以上，根据本发明，能够高精确度地对光纤阵列进行激光焊接固定。由此，能够大幅度地提高制造成品率，并且能够提供一种不会随时间推移而劣化的高性能、高可靠性的半导体激光模块及其制造方法。

(实施方式2)

图7A以及图7B是表示本发明的实施方式2的半导体激光模块31的俯视图以及侧视图。与在第一实施方式所说明的半导体激光模块1相同，半导体激光模块31由壳体2、激光二极管阵列3、光纤阵列4、光纤阵列金属件5以及支撑金属件6构成。在此，激光二极管阵列3安装在基座7上。光纤阵列4是光纤10排列在基板4a上形成的。光纤阵列金属件5固定光纤阵列4。支撑金属件6将光纤阵列金属件5固定在壳体2。

本实施方式2的半导体激光模块31如图7A以及图7B所示，导钉9被压入加工到支撑金属件6上，这一点与实施方式1的半导体激光模块1不同。在激光焊接前的调芯时，支撑金属件6利用自身重量而与壳体2相接。导钉9的作用是：用于引导，以使支撑金属件6随着调芯时的光纤阵列金属件5在Z—X平面内的移动而移动。

另外，在该动作中，支撑金属件6与壳体2，在与激光二极管阵列3的发光面3a垂直的平面、即与Z—X平面平行的平面部21上利用支撑金属件6自身重量而进行了线接触或面接触，总是成为良好的面对齐状态。

图7A以及图7B表示对激光二极管阵列3与光纤阵列4调芯，并且光纤阵列金属件5通过支撑金属件6被激光焊接固定在壳体2的状态。

即，在图7A以及图7B所示的半导体激光模块31的状态下，光纤阵列金属件5与支撑金属件6的接触面5a、6a与光纤阵列4的受光面4b平行于激光二极管阵列3的发光面3a。这表明：激光二极管阵列3与光纤阵列4的六轴调芯中的Xθ调芯能够置换成将光纤阵列金属件5与支撑金属件6的面对齐以及六轴的Yθ调芯进行了组合的调芯。即，只要进行光纤阵列金属件5与支撑金属件6的面对齐，并且激光二极管阵列3与光纤阵列4对除了Xθ调芯以外的五个轴进行调芯即可。

而且，入射到光纤阵列4的Xθ旋转方向的光束是对从激光二极管阵列3照射的快方向的光束进行了校准的光束。

该校准过的第一方向的光束的光束质量(NA)非常好，即使在入射到光纤阵列4的光束光轴与沿着光纤的光传播的方向的长度方向的光轴上多少出现偏离，也几乎不会对与光纤的光耦合效率以及从光纤阵列4输出的光束质量产生影响。

即，在高精确度平台上操作光纤阵列金属件5，进行与支撑金属件6的面对齐调整这一动作完全是进行Xθ旋转方向的调芯的动作，无需监控输入到光纤的光强度并且进行将Xθ调整为使其强度成为最大的调芯。

图8表示的是一直到完成图7A以及图7B的半导体激光模块31为止的从激光二极管阵列3与光纤阵列4的调芯到固定的动作流程。图8是表示本发明的实施方式2的半导体激光模块31的组装工艺的流程图。图9A以及图9B与图10A以及图10B是说明本发明的实施方式2的半导体激光模块31的组装工艺的俯视图，表示了操作流程的各工序中的半导体激光模块31的构成部件的配置。

首先，作为组装工艺的动作流程第一工序的在光纤阵列金属件5与支撑金属件6的第一接触部11进行的面对齐是：通过高精确度平台来操作金属件5并使其在与支撑金属件6的第一接触部11线接触或面接触的调整(步骤S10)。进行该面对齐的结果为，光纤阵列金属件5与支撑金属件6处于高精确度地线接触或面接触的状态，并且，它们的接触面与围绕Y轴旋转的平面呈平行。在步骤S10中高精确度地进行在该光纤阵列金属件5与支撑金属件6的第一接触部11的面对齐。由此，如后面所述，即使将光纤阵列金属件5向离开激光二极管3的位置移动一下，然后使其与支撑金属件6的对齐面面接触，光纤阵列金属件5与支撑金属件6也能够再现高精确度地面接触的状态。因此，光纤阵列金属件5与支撑金属件6的YAG激光焊接十分容易。

另外，此时，光纤阵列4的受光面也成为与围绕Y轴旋转的平面平行。图9A是表示第一工序完成时的半导体激光模块31的构成部件配置的图。

作为动作流程第二工序的光纤阵列的五轴调芯是针对激光二极管阵列3与光纤阵列4进行除了Xθ轴以外的五轴(X、Y、Z、Yθ、Zθ)的调芯的动作(步骤S11)。该五轴调芯的结果是，光纤阵列4成为六轴都被调芯的状态。

另一方面，支撑金属件6随着与五轴的调芯动作同时进行的光纤阵列金属件5的移动，光纤阵列金属件5与支撑金属件6的第一接触部11虽然保持与围绕Y轴旋转的平面平行的状态，但已不存在面对齐状态。图9B是表示第二工序完成时的半导体激光模块31的构成部件配置的图。

作为动作流程第三工序的光纤阵列金属件5与支撑金属件6的第一接触部11的面对齐，是再次进行在第二工序中已不存在的光纤阵列金属件5与支撑金属件6的面对齐的工序。对在第三工序之前的工序获得的六轴的调芯坐标进行存储(步骤S12)，如图10A所示，使光纤阵列金属件5向Z轴的正方向移动(步骤S13)。由于光纤阵列金属件5被支撑金属件6的导钉9固定，因此，随着光纤阵列金属件5的移动，支撑金属件6也随之向Z轴的正方向移动。

并且，如图10B所示，再次使光纤阵列金属件5向已存储的六轴调芯坐标(Z轴的负方向)移动。此时，光纤阵列金属件5与支撑金属件6在与面对齐时相同的接触状态下，支撑金属件也随着光纤阵列金属件5的移动而移动。当光纤阵列4再次被安置到在步骤S12中存储的六轴的调芯坐标时，光纤阵列金属件5与支撑金属件6的接触面5a、6a与面对齐时状态相同、即为高精确度地线接触或面接触的状态，并且与激光二极管阵列3的发光面3a成为平行(步骤S14)。作为支撑金属件6与壳体2的接触面的平面部21在整个过程一致，通过支撑金属件6的自身重量确保了高精确度的线接触或面接触的状态。

第四工序为该状态。如果如图7A以及图7B所示进行激光焊接，则能够使调芯位置不偏离地通过激光焊接部8a、8b将光纤阵列4固定(步骤S15)。

以上，在第一工序到第四工序中进行的高精确度的平台调整是一次面对齐和五轴调芯，与以往进行的六轴调芯没有变化。

如上所述，根据本发明，在光纤阵列的固定中利用激光焊接，因此，能够提供一种不会随时间推移而劣化的高可靠性半导体激光模块。另外，在它的制造过程中，能够精确度高并且简单地进行在使用激光焊接的调芯中必不可少的焊接部的面对齐。由此，能够在无需增加新的调整或调芯工作量的情况下精确度高地获得高质量的光耦合，并且，由于在光纤阵列固定时调芯位置不会偏离，因此，也实现了生产成品率的提高。

另外，虽然在本实施方式中举例表示了导钉，但只要是支撑金属件6在利用自身重量而与壳体相接的状态下随着光纤阵列金属件5的动作即可，并不局限于导钉9，而存在各种变形例。

产业上的可利用性

本发明的半导体激光模块能够以高的可靠性将高输出并且高质量的激光输出，特别是作为加工用途的产业用激光等的热源、激励源非常有用。

附图标记的说明

1、31         半导体激光模块

2             壳体

3             激光二极管阵列

3a            发光面

4             光纤阵列

4a            基板

4b            受光面

5             光纤阵列金属件

5a、6a        接触面

5b            凸部

6             支撑金属件

7             基座

8a、8b        激光焊接部

9             导钉

10            光纤

11            第一接触部

12            第二接触部

20、21        平面部

Claims (9)

1.一种半导体激光模块，具有：

激光二极管阵列；

在基板上排列有光纤的光纤阵列；

固定上述光纤阵列的光纤阵列金属件；

至少支撑上述激光二极管阵列以及上述光纤阵列的壳体；以及

固定上述光纤阵列金属件以及上述壳体的支撑金属件，

上述光纤阵列金属件以及上述支撑金属件，具有相对于与上述激光二极管阵列的发光面平行的平面部进行了线接触或面接触的第一接触部，并且在上述第一接触部，通过第一激光焊接部被固定，

上述支撑金属件以及上述壳体具有相对于与上述激光二极管阵列的上述发光面垂直的平面部进行了线接触或面接触的第二接触部，并且在上述第二接触部，通过第二激光焊接部被固定。

2.根据权利要求1所述的半导体激光模块，其中，

上述光纤阵列金属件在左右两端具有凸部，

上述凸部的接触面与上述支撑金属件的接触面接触而形成上述第一接触部。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的半导体激光模块，其中，

当进行上述光纤阵列的调芯动作时，在与上述激光二极管阵列的发光面垂直的平面部，上述支撑金属件处于利用其自身重量而与上述壳体进行了线接触或面接触的状态。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的半导体激光模块，其中，还具有：

导钉，其用于进行引导，以使上述支撑金属件随着上述光纤阵列金属件在与上述激光二极管阵列的发光面垂直的平面内的移动而移动，

上述导钉被压入加工到上述支撑金属件内。

5.一种半导体激光模块的制造方法，

该半导体激光模块具有：

激光二极管阵列；

在基板上排列有光纤的光纤阵列；

固定上述光纤阵列的光纤阵列金属件；

至少支撑上述激光二极管阵列以及上述光纤阵列的壳体；以及

固定上述光纤阵列金属件以及上述壳体的支撑金属件，

上述光纤阵列金属件以及上述支撑金属件具有相对于与上述激光二极管阵列的发光面平行的平面部进行了线接触或面接触的第一接触部，并且在上述第一接触部，通过第一激光焊接部被固定，

上述支撑金属件以及上述壳体具有相对于与上述激光二极管阵列的上述发光面垂直的平面部进行了线接触或面接触的第二接触部，并且在上述第二接触部，通过第二激光焊接部被固定。

6.根据权利要求5所述的半导体激光模块的制造方法，其中，

上述光纤阵列金属件在左右两端具有凸部，

上述凸部的接触面与上述支撑金属件的接触面接触而形成上述第一接触部。

7.根据权利要求5或6中任一项所述的半导体激光模块的制造方法，其中，

当进行上述光纤阵列的调芯动作时，在与上述激光二极管阵列的发光面垂直的平面部，上述支撑金属件处于利用其自身重量而与上述壳体线进行了接触或面接触的状态。

8.根据权利要求5或6中任一项所述的半导体激光模块的制造方法，其中，还具有：

导钉，其用于进行引导，以使上述支撑金属件随着上述光纤阵列金属件在与上述激光二极管阵列的发光面垂直的平面内的移动而移动，

上述导钉被压入加工到上述支撑金属件内。

9.根据权利要求5或6中任一项所述的半导体激光模块的制造方法，其具有：

第一面对齐步骤，使上述光纤阵列金属件与上述支撑金属件在第一接触部面对齐，从而进行Xθ调芯；

五轴调芯步骤，将上述光纤相对于上述激光二极管阵列的上述发光面进行五轴调芯；

将在上述第一面对齐步骤以及上述五轴调芯步骤获得的上述光纤阵列的六轴的调芯坐标进行存储的步骤；

移动步骤，使上述光纤阵列金属件向Z轴的正方向移动规定的距离；

再移动步骤，在上述移动步骤中，使上述光纤阵列金属件再向所存储的上述六轴的调芯坐标移动；

第二面对齐步骤，在上述六轴的调芯坐标中，在第一接触部使上述光纤阵列金属件与上述支撑金属件面对齐；以及

激光焊接步骤，在上述第一接触部以及上述第二接触部，形成上述第一激光焊接部以及上述第二激光焊接部。

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