CN1519997A - 激光模块 - Google Patents

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Abstract

在包括半导体激光元件、光纤、聚光从半导体激光元件射出的激光束并耦合于光纤的入射端的聚光光学系统的激光模块中，得到高可靠性。在半导体激光元件LD、准直透镜(19)、聚光透镜(12)和光纤(13)按从半导体激光元件LD射出的激光束B被准直透镜(19)变为平行光、被聚光透镜(12)聚光并在光纤(13)的入射端面收敛的位置关系配置的激光模块中，包括CAN组件(10)，作为内含半导体激光元件LD并气密地密封的第一组件，还包括第二组件P2，其内含光纤(13)的入射端面并气密地密封。

Description

激光模块
发明领域
本发明涉及激光模块，尤其涉及包括半导体激光元件、光纤、将从半导体激光元件射出的激光束耦合到光纤的一个端面的聚光光学系统的激光模块。
背景技术
以往以来，包括组件内容纳的半导体激光元件、一端(光入射端面)处于进入该组件内部的状态并固定于该组件的光纤、将从半导体激光元件射出的激光束耦合到光纤的光入射端面的聚光光学系统的激光模块作为所谓的尾缆(pigtail)型激光模块，一般公知的是作为光通信部件。
在激光模块内部，为在微米数量级上稳定维持将半导体激光器和光纤的光入射端面光耦合的状态，光纤和聚光光学系统等通常使用焊锡或粘接剂等粘接装置固定。
通信激光模块中，为防止由于外部的湿气等使激光器恶化，以一般进行气密密封组件的所谓的CAN组件为代表的结构是保护半导体激光元件和激光器端面的密封结构。该激光模块中，气密密封的组件内残余的污染物质附着在半导体激光元件的射出端面、聚光光学系统和光纤等的光学部件上，出现激光特性恶化的问题。尤其，光密度高的部分中物质附着效果(集尘效果)显著。另外，包括GaN系半导体激光元件等的射出350～500nm(400nm带)的波长的激光束的半导体激光元件的激光模块中，光子能量高，容易引起与物质的光化学反应，因此集尘效果表现得更显著。
作为污染物质之一，举出从制造工序的气氛中混入的烃化合物等，该烃通过激光聚合或分解而附着分解物，妨碍输出的提高。
公开了空中浮动的低分子硅氧烷通过紫外线的光化学反应与氧反应，按SiOx的形式沉积附着在光学玻璃窗部件上，因此推荐定期更换与大气接触的窗部件(例如参考专利文献1)。
因此，为防止该集尘效果，有了种种提议。例如提出将100ppm以上的以分解烃化合物等为目的的氧混入密封气体中(例如参考专利文献2)。
另外，在向光学部件照射400nm以下的紫外线的光学系统中，提出将光学部件的气氛设为99.9％以上的氮(例如参考专利文献3)。
另外，已知在密封组件之前，进行组件内部的脱气处理在防止集尘效果方面有效。
【专利文献1】特开平11-54852号公报
【专利文献2】美国专利5392305号公报
【专利文献3】特开平11-167132号公报
但是，包括施加了一般市场销售的由UV固化树脂构成的1次被膜和由聚合物的2次被膜的光纤的、将光纤固定于组件上的激光模块的情况下，由于在固定光纤的状态下对组件进行脱气处理，脱气处理装置中存在光纤被膜，脱气处理中从该被膜产生脱气成分，这种气体污染模块内部。
为防止该污染，考虑预先全部去除光纤的被覆物，但没有被覆物的光纤容易折断，难以处理，实用性低。
发明内容
本发明考虑上述情况，其目的是提供一种抑制污染物质的附着的、得到高可靠性的激光模块及其制造方法。
本发明的激光模块，其特征在于设置有：
一个或多个半导体激光元件；
聚光光学系统；
光纤；
在由上述聚光光学系统将从上述半导体激光元件射出的激光束耦合在上述光纤的入射端面上的相对位置上固定上述半导体激光元件、上述聚光光学系统和上述光纤的固定装置；
内含上述半导体激光元件并气密地密封的第一组件；
使上述光纤的入射端面免受大气破坏的入射端面保护装置。
希望上述第一组件使用无焊剂焊锡或不包含Si系有机物的粘接剂，或者通过熔接或焊接气密密封。
希望上述第一组件内部用惰性气体充满，而该惰性气体中混入1ppm以上的浓度的氧、卤素族气体和/或卤素化合物气体。即，作为第一组件的内部气氛，希望为(1)惰性气体和1ppm以上的浓度的氧的混合气体、(2)惰性气体和卤素族气体以及卤素化合物气体中的至少一种气体的混合气体、(3)惰性气体和1ppm以上的浓度的氧和卤素族气体以及卤素化合物气体中的至少一种气体的混合气体中的任意一种。
作为上述保护装置，可使用固定于上述入射端面的、至少具有和固定的面相对的其他面的透明体。
作为上述保护装置，可使用内含上述光纤的入射端面并气密密封的、与上述第一组件不同的第二组件。此时，上述第二组件使用无焊剂焊锡或不包含Si系有机物的粘接剂，或者通过熔接或焊接气密密封。或者上述第一或第二组件中至少一个使用不包含Si有机物的树脂施压并气密密封。
另外，更好是上述第二组件内部与上述第一组件的内部同样，用惰性气体充满，该惰性气体中混入1ppm以上的浓度的氧、卤素族气体和/或卤素化合物气体。
保护装置为第二组件的情况下，上述第一组件可内含在上述第二组件中，也可以相反地，上述第二组件内含在上述第一组件中。
另外，最好是上述第一组件还包括内含上述光纤的入射端面和上述入射端面保护装置并气密密封的第三组件。
本发明适用于上述半导体激光元件的振动波长为350nm~500nm的激光模块。作为这种半导体激光元件，可举出GaN系半导体构成的例子。
上述半导体激光元件是阵列状并置的多个单腔体半导体激光元件、1个多腔体半导体激光元件、阵列状并置的多个多腔体半导体激光元件、单腔体半导体激光元件和多腔体半导体激光元件的组合中的任意一种。
这里，第一组件、第二组件、第三组件各自不限于一个部件构成，可由构成气密密封空间的多个部件构成。第一组件和第二组件可局部共用一个部件来构成。
本发明的激光模块设置内含上述半导体激光元件并气密密封的第一组件和使上述光纤的入射端面免受大气破坏的入射端面保护装置，在内含半导体激光元件的第一组件的脱气处理和气密密封时不安装光纤，因此第一组件内，来自光纤的树脂被膜的脱离气体不产生污染。因此，可抑制对光密度高的集尘效果高的半导体激光元件的集尘。同样由于在光密度高的光纤的入射端面上设置入射端面保护装置，可防止集尘土，可提供可靠性高的激光模块。
对光密度特别高的半导体激光元件端面、光纤端面或二者，保护半导体激光元件的第一组件和保护光纤的入射端面的入射端面保护装置分别设置，从而可减小其他光学部件的固定中使用的粘接剂或模块制造工序中混入的挥发污染成分的影响，可提高模块整体的可靠性。这样，预先对光密度高的部分实施污染对策，对光密度低的部位，可省略脱气处理等可靠性提高对策，可简化模块整体的制造过程。
如上所述，光密度越高越容易引起污染效果(集尘效果)。尾缆型模块中，一般半导体激光元件射出端高密度最高，接着是光纤入射端较高。来自半导体激光元件的射出光具有大大加宽的特性。因此，半导体激光元件中，像CAN组件代表的那样，作成离开半导体激光元件端面某距离的中间维持高的清洁度，保护光密度高的半导体激光元件端面的结构，则来自半导体激光元件的激光束由向外部放射的CAN组件窗口面发散激光，从而难以引起污染效果。向光纤的射入射出光也同样成为聚光光、放射光。因此，同样在离开端面某距离的范围内维持高的清洁度并保护免受大气破坏，将从保护部放射的边界面的光密度抑制到很低，污染效果降低。
作为保护光纤的入射端面的保护装置，使用固定于入射端面的、至少具有和固定的面相对的其他面的透明体的情况下，用简单结构可有效地使光纤的入射端面免受大气破坏。
另外，作为保护光纤的入射端面的保护装置，使用内含光纤的入射端面并气密密封的、与上述第一组件不同的第二组件的情况下，可有效地使光纤的入射端面免受大气破坏。
第一组件、第二组件这两个组件使用无焊剂焊锡或不包含Si系有机物的粘接剂，或者通过熔接或焊接气密密封，可抑制成为污染原因的挥发成分的产生，抑制污染物质的附着。
还包括内含光纤的入射端面和入射端面保护装置并气密密封的第三组件，作为可进一步有效降低污染物质对半导体激光元件和光纤的入射端的附着。
尤其，半导体激光元件射出350～500nm的波长时，能量高，集尘效果增大，因此采用本发明可有效防止污染物质的附着。而且在将来自多个半导体激光元件或多腔体半导体激光元件的多个激光混合到一根光纤中的激光模块中，由于光纤端面上的光强度非常高，采用本发明的效果非常高。
附图说明
图1是第一实施方式的激光模块的侧截面图；
图2是玻璃块密封的另一例子；
图3是玻璃块密封的又一例子；
图4是第二实施方式的激光模块的密封形态模式图(其一)；
图5是第二实施方式的激光模块的密封形态模式图(其二)；
图6是模式(1)的实施方式的激光模块的侧截面图；
图7是图6所示的激光模块的局部放大图；
图8是模式(5)的实施方式的激光模块的侧截面图；
图9是模式(7)的实施方式的激光模块的侧截面图；
图10是图9所示的激光模块的侧截面图；
图11是模式(3)的实施方式的激光模块的侧截面图；
图12是模式(3)的实施方式的激光模块的侧截面图；
图13是模式(3)的实施方式的激光模块的侧截面图；
图14是半导体激光元件的基板的制造方法；
图15是表示半导体激光元件的层结构的截面图。
具体实施方式
下面使用附图详细说明本发明的实施方式。
首先，说明本发明第一实施方式的激光模块。图1是表示其简要结构的侧面图。
本实施方式的激光模块在内部包括半导体激光元件LD，由气密密封的CAN组件10、聚光透镜12、光纤13和熔接在该光纤13的入射端面14上的长方体的玻璃块15构成。在本实施方式中，CAN组件10是第一组件P1，熔接在该光纤13的入射端面14上的玻璃块15是入射端面保护部件。
CAN组件10、聚光透镜12和包括光纤13的玻璃块15配置固定在公共的基板5上的各固定部件5a，5b和5c上，使得从半导体激光元件LD射出的激光束B由聚光透镜12收敛(会聚)在光纤13的入射端面14。各自的固定中使用无焊剂焊锡或不包括Si系有机物的粘接剂7。另外，也可以通过熔接或焊接固定。
从半导体激光元件LD射出的激光束B从CAN组件10的玻璃窗射出到CAN组件10外部，由聚光透镜12聚光，经玻璃块15入射到光纤13的芯并在光纤内传播，从光纤13的未示出的射出端面射出。
CAN组件10为去除内部的挥发成分而实施脱气处理，此外，还进行气密密封。光纤13的入射端面14压向并熔接在玻璃块15。半导体激光元件LD包括在脱气处理并气密密封了的CAN组件10内，在CAN组件10的脱气处理时，不在脱气处理装置内配备光纤13，因此不会受到光纤13的树脂被膜的脱离气体的影响。因此，CAN组件10内部的污染物质充分减少，可抑制污染物质对半导体激光元件端面的附着。光纤13的入射端面14熔接在玻璃块15，使得免受大气破坏，可有效防止污染物质对光纤13的入射端面14的附着。
聚光透镜12由于光密度达不到那种高度，因此可露出到外部。但是，为进一步提高模块的可靠性，希望如图中的虚线所示那样具备覆盖基板上配置的各个部件的气密密封了的组件(第三组件)P3为好。
上述实施方式中，作为入射端面保护部件，使用玻璃块，但可以是透明体，也可以使用塑料。
另外，上述实施方式中，通过熔融在光纤13的入射端面14上固定玻璃块15，但如图2所示，可将光纤13的入射端面附近的周围金属化并形成金属层16，再金属化玻璃块15的光纤13的固定面并形成金属层17，通过焊锡18固定光纤13和玻璃块15。由于玻璃块的入射面上提高光束透过率，所以最好实施对激光束的振动波长无反射的端面涂布。
如图3所示，剥开光纤13的入射端侧的树脂被膜13b来安装玻璃制的套圈(ferrule)33，也可以将其压向玻璃块15，保持成光纤13的导线束13a的整个芯部与玻璃块15接触。套圈33的前端实施研磨，成为球面状。如图3所示，与套圈33嵌合，作为保持该套圈33的保持部的插座30通过焊锡18固定于玻璃块15，另外，也可以包括连接器31，该连接器31带有嵌合于插座30并将套圈22压向玻璃面的螺钉32。这样，可分离处理光纤13，所以激光模块的处理性提高。
在任一情况下，都是保护光纤13的入射端来实施光纤13的模块组装。
上述第一实施方式是将固定在入射端面14上的透明体用作保护光纤13的入射端面14的保护部件，但下面说明包括内含入射端面14的第二组件P2来作为保护部件的实施方式。
本发明的第二实施方式的半导体激光元件基本上包括半导体激光元件LD、聚光光学系统、光纤13、将它们按规定位置关系保持固定的固定部件、内含半导体激光元件LD并气密密封的第一组件P1、内含光纤13的入射端面14并气密密封的第二组件P2。本实施方式根据第一组件P1和第二组件P2是分别内含除半导体激光元件LD、光纤的入射端面以外的其他部件，还是不包含其他部件来大致分为8个模式。图4中按模式(1)～(8)表示出模式图并进行说明。
图4中，半导体激光元件用LD表示、光纤用F表示、包含聚光光学系统的光学部件用L表示。在各个组件中包括未示出的光入射窗或光射出窗部件(密封部件)，但有时光学部件兼用作窗部件。光学部件由1个或2个以上的要素构成。第一组件P1内含半导体激光元件LD，第二组件P2内含光纤13的入射端面14并分别气密密封，关于这一点二者是公共的，关于各自的模式，仅说明特征部分和不同点。
模式(1)是第一组件P1和第二组件P2完全独立地密封，光学部件L未内含在任一组件中。
模式(2)是第二组件P2内含光学部件L的至少一部分。
模式(3)是第二组件P2内含第一组件P1的至少一部分和光学部件L。
模式(4)是第一组件P1内含光学部件L的至少一部分。
模式(5)是第一组件P1和第二组件P2各自内含光学部件L的一部分。
模式(6)是第一组件P1内含光学部件L的一部分，第二组件P2内含第一组件P1的至少一部分和光学部件L。
模式(7)是第一组件P1内含光学部件L和第二组件P2的至少一部分。
模式(8)是第二组件P2内含光学部件L的至少一部分，第一组件P1内含第二组件P2的至少一部分和光学部件L。
像模式(3)、(6)、(7)、(8)那样，任一组件包含另一组件的至少一部分时意味着通过部分包含另一组件来密封，例如模式(3)是含如图5的模式图中所示的(a)~(c)那样物资。即，不仅是如图5(a)所示，第二组件P2全部包含第一组件P1的状态，还包含如图(b)所示，第二组件P2包含第一组件P1的一部分、由该第一组件P1密封的状态，和如图(c)所示，第二组件P2由第一组件P2的密封窗玻璃部分W密封的状态。
在任一模式(1)～(8)中，包括进一步内含第一组件P1和第二组件P2的第三组件P3。通过包括第三组件P3，可进一步抑制对光密度高的部分的集尘效果，提高激光模块的可靠性。
图6是上述模式(1)的具体激光模块的实施方式的侧截面图。图7是该激光模块的第二组件的部分放大截面图。该激光模块是将作为内含半导体激光元件LD并气密密封的第一组件P1的CAN组件10、将从CAN组件10射出的激光束B变化为平行光的准直透镜19、聚光透镜12、光纤13和内含该光纤13的入射端面14并气密密封了的第二组件P2，固定在框体38的各固定部件上。从半导体激光元件LD射出的激光束B由聚光透镜12调整并配置固定，使得其收敛在光纤13的入射端面14。各自的固定中使用无焊剂焊锡或不包括Si系有机物的粘接剂7。另外，也可以通过熔接或焊接固定。
从半导体激光元件LD射出的激光束B从CAN组件10的玻璃窗射出到CAN组件10外部，由聚光透镜12聚光，入射到光纤13的芯并在光纤内传播，从光纤13的未示出的射出端面射出。
CAN组件10为去除内部的挥发成分而实施脱气处理，此外，还进行气密密封。半导体激光元件LD包括在脱气处理并气密密封了的CAN组件10内，在CAN组件10脱气处理时，不在脱气处理装置内配备光纤13，因此不会受到光纤13的树脂被膜13b的脱离气体的影响。因此，CAN组件10内部的污染物质充分减少，可抑制污染物质对半导体激光元件端面的附着。
第二组件P2由具有圆筒状的套圈保持部的套圈保持部件37、玻璃制的套圈33和在套圈保持部件37的与套圈33相对的侧设置的玻璃板35构成。
第二组件P2的密封如下进行。去除光纤13的入射端面14附近的树脂被膜后，通过套圈33的中心细孔，熔接并密封与套圈33。套圈33的周围通过蒸镀或电镀实施所谓的金属化加工，通过光纤导线束13a的套圈33的端面研磨并加工为球面或平面，之后，通过蒸镀实施AR涂覆。AR涂覆时，使用冷却光纤被膜的器具，蒸镀时的光纤端面的高温状态不会传递到被膜。套圈保持部件37在前面实施镀金，实施脱气处理。该保持部件37上由无焊剂焊锡39密封固定套圈33。另外，将两面上实施AR涂覆的玻璃板35用相同的无焊剂焊锡密封固定。密封内部为洁净区。可以为氮气、惰性气体。由此，光纤13的入射端面14免受大气破坏，可有效防止污染物质对光纤13的入射端面14的附着。
本实施方式中，覆盖CAN组件10、准直透镜19和聚光透镜12，在壁面上有开口的框体38的开口部通过该套圈保持部件37的一部分焊锡固定第二组件P2。框体38不必要气密密封，但通过气密密封可更有效抑制集尘效果。
接着说明作为模式(5)的实施方式的激光模块。图8是表示该激光模块的简要结构的侧截面图。
该模块将半导体激光元件LD和准直透镜容纳在CAN组件10内，该CAN组件10和聚光透镜12以及光纤13的入射端面14内含在一个组件60内。保持聚光透镜12的固定部66形成为容纳聚光透镜12的圆筒部状，在该圆筒部通过无焊剂焊锡或不包括Si系有机物的粘接剂7而固定聚光透镜12。聚光透镜12具有将组件60内部分离为2个空间的功能。即，组件60可视为一体构成内含CAN组件10的第一组件部分P1和内含光纤13的入射端面14的第二组件部分P2。光纤13插入在组件60的第二组件部分P2的壁面上设置的孔并由无焊剂焊锡39密封固定。该激光模块中，半导体激光元件LD和准直透镜19不内含在CAN组件10中而内含在第一组件P1中，因此可得到充分的防集尘效果。但是，由于备有CAN组件，更有效进行防集尘。
接着说明作为模式(7)的实施方式的激光模块。图9和图10是表示该激光模块的简要结构的平面图和侧面图。
本实施方式的激光模块如图9和图10所示，作为在由铜或铜合金构成的加热块(放热块)50上固定排列的一个例子，将8个GaN系半导体激光器LD1～8、准直透镜阵列46、聚光透镜12容纳在作为具有光射出开口36的第一组件的组件40内，覆盖光射出开口36来将内含光纤13并气密密封的第二组件固定在第一组件40上。
第二组件P2与图6和图7所示同样结构，由具有圆筒状的套圈保持部的套圈保持部件37、玻璃制造的套圈33和在套圈保持部件37的与套圈33相对的侧设置的玻璃板35构成。第二组件P2通过该第二组件P2的玻璃板35密封光射出开口36并固定于第一组件40上。即，玻璃板35作为第二组件P2的光入射窗部件的同时，也是第一组件的光射出部件。
另外，该图9和图10表示本实施方式的激光模块的基本结构，简要表示出准直透镜阵列11和聚光透镜12的形状。为避免图复杂化，GaN系半导体激光元件中，仅对两端配置的元件LD1和LD8加上符号，而激光束B1～B8中仅对B1和B8加上符号。GaN系半导体激光元件LD1～8可将例如AlN构成的副框架(submount)上固定的部件安装于加热块上。
从这些GaN系半导体激光元件LD1～8按发散状态射出的激光束B1～8分别由透镜阵列46变化为平行光。变为平行光的激光束B1～8由聚光透镜12聚光，由光纤13的入射端面14收敛。
在本例中，透镜阵列11和聚光透镜12构成聚光光学系统，由其和光纤13构成合波光学系统。即，由聚光透镜12如上所述聚光的激光束B1～8入射到该光纤13的芯并传播过光纤13，合波为1个激光束B并从光纤13的未示出的射出端面射出。
组件40的底面上固定基板42，该基板42的上面安装加热块10，并且该加热块10上固定保持透镜阵列11的准直透镜夹具44。另外，基板42的上面固定保持聚光透镜12的聚光透镜夹具45。而且，向GaN系半导体激光元件LD1～8供给驱动电流的布线类47通过在组件40的与设置光射出窗16的壁面相面对的横壁面上形成的开口引向组件外。
本实施方式的激光模块中，从多个半导体激光元件LD1～8射出的激光束B1～8收敛在光纤13的入射端面，因此光纤13的入射端面的光密度非常高。如本实施方式那样，光纤13的入射端面14气密密封到第二组件内，免受大气破坏，因此对入射端面14的集尘抑制效果大。
另外，在本实施方式中，包括单腔体的8个半导体激光元件LD1～8，但可安装具有4个等的例如2腔体的半导体激光元件的多腔体的芯片，也可安装具有8腔体的半导体激光棒一1元件。而且不限于GaN系半导体激光元件。
图11是模式(3)的具体的激光模块的实施方式的侧截面图。该激光模块包括作为第一组件P1的内含半导体激光元件LD的CAN组件10、和内含光纤13的入射端面14的同时还容纳聚光透镜12与CAN组件10的第二组件P2。CAN组件10和第二组件P2一起气密密封，因此，半导体激光元件LD为2次密封状态。半导体激光元件端面光密度特别高并且集尘效果高，因此这样2次密封使得集尘效果的抑制更有效。模式(6)的情况下，选择第二组件P2完全内含第一组件P1的形式，可取得相同效果。
模式(7)、模式(8)的情况下，尤其是将内含光纤入射端面的第二组件P2完全内含在第一组件中的结构适用于包括多个半导体激光元件、将从该多个半导体激光元件射出的光合波在一根光纤中的合波型激光模块中时是有效的。将从多个半导体激光元件射出的激光束合波的光纤的入射端面在各个半导体激光元件端面以上光密度变高，集尘效果也提高。因此，合波型的激光模块中，适用2次密封光纤入射端面的结构。
模式(3)的另一激光模块的实施方式在图12和图13中表示。各个激光模块包括CAN组件10、聚光透镜12和光纤13，第二组件P2是内含作为第一组件的CAN组件10、聚光透镜12和光纤13的入射端面14并气密密封的结构。
图12中，第二组件P2由容纳CAN组件10和聚光透镜12的圆筒体21、和经O型环23通过螺纹对该圆筒体21构成使用O型环23的压接密封结构的盖体22构成。光纤13插入盖体22上设置的孔并密封固定。另一方面，图13中，第二组件P2具有由金属套筒25构成的密封结构，由内周上带有螺钉槽的金属套筒25、保持CAN组件10的同时包括与套筒25的一部分25a对接的面26a的具有凸缘的保持体26、容纳聚光透镜12的圆筒体27构成，将套筒25的一部分25a对接凸缘的对接面26a，螺纹结合于圆筒体27，从而将圆筒体27压入保持体26侧，用二者的斜面部27b和26b密封空间。光纤13插入设置在圆筒体27的底上的孔而被密封固定。
如图12和图13所示，将第二组件P2具有使用O型环、金属套筒的螺紧结构时，由于半导体激光元件LD的故障、光纤13的污染等产生透过率降低的情况下，也有能够简单地进行更换的优点。但是，与通过熔接、焊锡、粘接剂等构成的密封结构相比，有密封可靠性差、污染对光纤部造成的恶化早的缺点。作为O型环，希望使用不包含Si系有机物的，尤其希望使用氟系树脂。
在各实施方式中，作为第一组件、第二组件和第三组件中填充的气体，主要由惰性气体构成。作为惰性气体，可举出氮气、稀有气体等。另外，也可以是惰性气体和1ppm以上浓度的氧、卤素族气体和卤素化合物的至少一种气体的混合气体，例如，可使用作为与大气同比率的氮气、氧气混合气体的净化空气。
密封气氛中包含1ppm以上的浓度的氧时，可更有效地抑制激光模块的恶化。得到这种恶化抑制效果的提高是由于密封气氛中包含的氧，氧化分解由烃成分的光分解产生的固体物。
所谓卤素族气体是氯气(Cl2)、氟气(F2)等的卤素气体，所谓卤素化合物气体是包含氯原子(Cl)、溴原子(Br)、碘原子(I)、氟原子(F)等的卤素原子的气体状化合物。
作为卤素化合物气体，可举出CF3Cl、CF2C12、CFC13、CF3Br、CCl4、CCl4-O2、C2F4C12、Cl-H2、CF3Br、PCl3、CF4、SF6、NF3、XeF2、C2F8、CHF3等，但氟或氯和碳(C)、氮(N)、硫(S)、氙(Xe)的化合物更好，包含氟原子的尤其好。
卤素族气体，即使微量也发挥恶化抑制效果，但为得到明显的恶化抑制效果，卤素族气体的含量最好是1ppm以上。得到这样的恶化抑制效果是为了由密封气氛中包含的卤素族气体分解有机硅化合物气体的光分解产生的沉积物。
作为组件内部的半导体激光元件、聚光光学系统和光纤的固定、组件的密封形式，举出了部分使用无焊剂焊锡或不包含Si系有机物的粘接剂的例子，但希望各部件的固定和密封全部使用无焊剂焊锡或不包含Si系有机物的粘接剂或通过熔接或焊接进行。
作为不包含Si系有机物的粘接剂，可举出是例如特开2001-177166号公报中记载的脂环式环氧化合物、具有氧杂环基的化合物、和含催化剂量的氨盐光反应引发剂的粘接性组合物。
作为无焊剂焊锡，可举出例如Sn-Pb、Sn-In、Sn-Pb-In、Au-Sn、Ag-Sn、Sn-Ag-In等。通常的焊锡材料中包含的焊剂是污染的主要原因，但使用无焊剂焊锡，不用担心产生污染物质。考虑环境使用无铅焊锡为宜。
熔接可利用市售的缝熔接机、例如日本アビオニク公司制造的缝熔接机进行。具体说，在组件上装盖子，通过缝熔接机对组件的盖子与框体的边界部施加高电压可进行组件的熔接密封。熔融可使用市售的熔融机，例如FITEL.S-2000进行。
接着说明上述实施方式中使用的半导体激光元件的一个例子的GaN系半导体激光元件的制造方法。图14是表示GaN系半导体激光元件的制造工序的截面图。
如图14(a)所示，通过有机金属气相生长法将三甲基镓(TMG)和氨用于生长原料，将硅烷气体用作n型掺杂气体，将茂基镁(Cp2Mg)用作p型掺杂剂，在(0001)C面蓝宝石基板121上在500℃下按20nm左右膜厚形成GaN缓冲层122。接着，将温度设到1050℃并生长2微米左右的GaN层133。此外，形成SiO2膜124，涂布抗蚀剂125后使用通常的光刻法。
在[式1]
<1 100>
方向上去除3微米宽的SiO2膜124，形成宽度7微米左右的SiO2膜124的线部，从而形成10微米左右的周期的线下空间的模式。
接着如图14(b)所示，将抗蚀剂层125和SiO2膜124作为掩膜，使用氯系的气体通过干蚀刻去除缓冲层122和GaN层123，直到蓝宝石基板121上面，之后去除抗蚀剂层125和SiO2膜124。此时，蓝宝石基板121可稍稍被蚀刻。
接着如图14(c)所示，选择生长20微米左右的GaN层126。此时，通过横向生长，最终合成条状，表面平坦化。此时，缓冲层122和GaN层123构成的层的线部上部产生贯通，但该线部之间的GaN层126中不产生贯通错位。
接着在GaN层126上形成SiO2膜127，如图14(d)所示，将位于残留上述缓冲层122和GaN层123的线部之间的空间部中央的SiO2膜127，去除3微米左右。
接着如图14(e)所示，将生长温度设为1050℃，将GaN层128选择生长20微米左右。通过此时的横向生长，最终合成条状，表面平坦化。
接着，在GaN层128上形成SiO2膜129，如图14(f)所示，将位于剩余的SiO2膜127中央的SiO2膜129，去除3微米左右，此外，将生长温度设为1050℃，将GaN层130选择生长20微米左右。
最后如图14(g)所示，如上所述做成的GaN基板上生长100～200微米左右的n-GaN层131后，从蓝宝石基板去除，直到GaN层130，使n-GaN层131成为图15所示的n型GaN基板141。图15是说明半导体激光元件的层结构的剖开前的晶片的一部分的截面图。
接着如图15所示，如上述制作的n型GaN基板141上层叠n-GaN缓冲层142、150对n-Al0.14Ga0.85N(2.5nm)/GaN(2.5nm)超晶格包层143、n-GaN光导波层144、n-In0.02Ga0.98N(10.5nm)/n-In0.15Ga0.85N(3.5nm)三重量子井活性层145、p-Al0.2Ga0.8N载体块层146、p-GaN光导波层147、150对p-Al0.14Ga0.85N(2.5nm)/GaN(2.5nm)超晶格包层148、p-GaN接触层149。这里，将Mg用作p型杂质。为活化该Mg，使用生长后在氮气气氛中进行热处理或在富氮气氛中进行生长的方法之一。
接着，制造横向单模式半导体激光器的情况下，为形成横模式为一个的条状区域，按100～500微米的间距形成具有宽1～3微米的条状的开口的SiO2掩膜150，在制作横向多模式的宽半导体激光器的情况下，按100～500微米的间距形成具有宽几个～50微米的条状的开口的SiO2掩膜150。从具有几个～50微米宽的条状区域的横向多模式的宽半导体激光器可得到数百～2000mW左右的输出。
接着覆盖条状开口形成Ni/Au构成的条状p电极151。接着，研磨基板141，形成由Ti/Au构成的n电极152，在剖开形成的共振器面上进行高反射涂布、低反射涂布，之后，再剖开完成具有规定数的腔体、共振器长度的半导体激光元件LD。
作为多腔体的半导体激光元件时，共振器长为100～1500微米，优选的是400微米，按例如发光点排列方向的长度为1cm剖开，在腔体面上进行高反射、低反射涂布，例如完成具有20个腔体的棒状元件。形成多腔体时，根据需要腔体数按发光点排列方向的元件宽度实施剖开，形成元件。
形成单腔体的半导体激光元件时，按与条状区域的形成间距同等的100～500微米间距剖开，形成具有单腔体的共振器长400微米的元件。
这种GaN系半导体激光器输出的500nm以下的波长的激光束是高能量的，因此激光器端面和光纤的入射端面中，光密度非常高，为此，集尘效果也高。因此，包括产生这种高能量的激光束的半导体激光元件的激光模块中，像本发明这样，为分别使半导体激光元件和入射端面免受大气破坏的结构，有效抑制集尘。
另外，本发明的激光模块中，作为组件内容纳的半导体激光元件的形式，除上述实施方式所示的将离散单腔体芯片配置为阵列状外，可以是将1个多腔体半导体激光元件(LD棒)、多个多腔体半导体激光元件按阵列状排列、或是单腔体半导体激光元件和多腔体半导体激光元件的组合等。

Claims (15)

1.一种激光模块，其特征在于设置：
一个或多个半导体激光元件；
聚光光学系统；
光纤；
在由上述聚光光学系统将从上述半导体激光元件射出的激光束耦合在上述光纤的入射端面上的相对位置上固定上述半导体激光元件、上述聚光光学系统和上述光纤的固定装置；
内含上述半导体激光元件并气密地密封的第一组件；
使上述光纤的入射端面免受大气破坏的入射端面保护装置。
2.根据权利要求1所述的激光模块，其特征在于：上述第一组件使用无焊剂焊锡或不包含Si系有机物的粘接剂，或者通过熔接或焊接气密密封。
3.根据权利要求1或2所述的激光模块，其特征在于：上述第一组件内部用惰性气体充满。
4.根据权利要求3所述的激光模块，其特征在于：上述惰性气体中混入了1ppm以上的浓度的氧、卤素族气体和/或卤素化合物气体。
5.根据权利要求1～4的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述保护装置是固定于上述入射端面的、至少具有和固定的面相对的其他面的透明体。
6.根据权利要求1～4的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述保护装置是内含上述光纤的入射端面并气密密封的、与上述第一组件不同的第二组件。
7.根据权利要求6所述的激光模块，其特征在于：上述第二组件使用无焊剂焊锡或不包含Si系有机物的粘接剂，或者通过熔接或焊接气密密封。
8.根据权利要求6所述的激光模块，其特征在于：上述第一或第二组件中至少一个使用不包含Si有机物的树脂，以压接气密密封。
9.根据权利要求6～8的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述第二组件内部用惰性气体充满。
10.根据权利要求9所述的激光模块，其特征在于：上述惰性气体中混入了1ppm以上的浓度的氧、卤素族气体和/或卤素化合物气体。
11.根据权利要求6～10的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述第一组件内含在上述第二组件中。
12.根据权利要求6～10的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述第二组件内含在上述第一组件中。
13.根据权利要求1～12的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述第一组件还包括内含上述光纤的入射端面和上述入射端面保护装置并气密密封的第三组件。
14.根据权利要求1～13的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述半导体激光元件的振动波长为350nm～500nm。
15.根据权利要求1～14的任意1项中所述的激光模块，其特征在于：上述半导体激光元件是阵列状并置的多个单腔体半导体激光元件、1个多腔体半导体激光元件、阵列状并置的多个多腔体半导体激光元件、单腔体半导体激光元件和多腔体半导体激光元件的组合中的任意一种。
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