CN204205281U - 半导体激光器模块 - Google Patents

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CN204205281U CN201390000441.0U CN201390000441U CN204205281U CN 204205281 U CN204205281 U CN 204205281U CN 201390000441 U CN201390000441 U CN 201390000441U CN 204205281 U CN204205281 U CN 204205281U
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Abstract

本实用新型涉及一种半导体激光器模块(1)，其主要是由封装件(3)、半导体激光器(5)、透镜(7、9、13)、反射镜(11)及光纤(15)等所构成。封装件(3)由底部以及侧面(19a、19b)构成。侧面(19a、19b)相对于封装件(3)的底部呈大致垂直状竖立。在半导体激光器模块(1)中，多个半导体激光器设置面(17)形成为台阶状。在各半导体激光器设置面(17)上，设置半导体激光器(5)。在半导体激光器(5)的前方(射出方向)，配置透镜(7)。另外，在更前方，配置透镜(9)。在与半导体激光器(5)的射出方向相对设置的侧面(19a)上，固定反射镜(11)。

Description

半导体激光器模块
技术领域
本实用新型涉及一种对纤维具有良好耦合效率的半导体激光器模块。
背景技术
以往，存在将由多个半导体激光器输出的光耦合至光纤的半导体激光器模块。作为这样的半导体激光器模块是指，例如，在高度方向上将多个激光器、与此对应的透镜及反射镜配置为多层，并具有耦合光纤的激光二极管组件(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第7733932号公报
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
图11是表示现有的半导体激光器模块100的概略图。此外，图11是封装件103的上面以及图中靠前侧(靠近看图者的那一侧)壁部透视的图。半导体激光器模块100主要由封装件103、半导体激光器105、透镜107、109、113、反射镜111、光纤115等构成。
封装件103的底部以高度逐渐增高的方式形成为台阶状。各台阶上部形成为半导体激光器设置面117。在各半导体激光器设置面117上设置半导体激光器105。
在半导体激光器105的前方(射出方向)配置透镜107。另外，并且在其更前方配置透镜109。通过透镜107、109，从半导体激光器105射出的光的纵向以及横向分别得以准直。
这样，准直好的光用反射镜111反射，大致垂直地改变其方向。此外，对每个半导体激光器105配置透镜107、109、反射镜111，并且它们配置在同一个半导体激光器设置面上。进而，由各反射镜111反射的光通过透镜113聚光，耦合至光纤115。
图12(a)是半导体激光器105的射出方向上的侧视图，是图11的V-V剖视图。如前所述，从各半导体激光器105(未图示)射出的激光119通过反射镜111反射。即，由各半导体激光器105射出的激光119分别在不同高度上射出，通过配置在不同高度上的反射镜111反射。通过透镜113对这些不同高度的激光119进行聚光，能够耦合至光纤115。
图12(b)是此时的反射镜111附近的放大图。用下层台阶侧(图中左侧)以及上层台阶侧(图中右侧)的各反射镜111反射激光119。此处，反射镜111的高度(图中Y)大致为1000μm左右，半导体激光器设置面117的台阶差的高度(图中W)大致为300μm。因此，在反射镜上激光119能够照射的区域的高度为300μm。另外，激光119的高度(图中X)大约为250μm。因此，为了使激光119全部照射在反射镜111，且不使反射后的激光119照射到下层台阶的反射镜，反射镜111在上下只有25μm程度的富余。
此处，反射镜111是通过粘接剂等固定在半导体激光器设置面117上。因此，反射镜111在上下方向上只以粘接剂的固定精度+20μm、-5μm进行移动。另外，作为反射镜111的加工精度，具有±30μm程度的公差。因此，如果偏向粘接剂厚度波动和反射镜的加工精度大的一方，则存在下层台阶侧的反射镜111比设计值向上方突出50μm的情况。
这样，如果下层台阶侧的反射镜111向上方突出，则用上层台阶侧的反射镜111反射的激光119的一部分有可能在下层台阶侧的反射镜111处被遮挡(图中箭头Z)。即，有可能使激光119的一部分没有向光纤115方向反射。
但是，使下层台阶侧的反射镜111进一步向下方移动比较困难。另外，如果严格设置反射镜111的尺寸精度，则会增加成本。另外，在缩小反射镜111的尺寸的情况下，如前所述，相对于激光119的尺寸的富余将进一步变小，反射全部激光119变得困难。另外，在增大台阶差高度的情况下，由于激光119在高度方向上的差增大，因此需要更大的透镜113，同时使向光纤115的聚光变得困难。
由于本实用新型就是鉴于上述问题而完成的，因此其目的在于提供一种由反射镜可靠地反射激光，并与光纤耦合效率优异的半导体激光器模块。
(二)技术方案
为了实现上述目的，本实用新型作为一种半导体激光器模块，其特征在于，具备多个半导体激光器、多个反射镜及聚光透镜，所述多个反射镜分别反射由多个所述半导体激光器射出的激光，所述聚光透镜对由所述反射镜反射的各束激光进行聚光，并耦合至光纤，多个所述半导体激光器分别配置在高度相互不同的半导体激光器设置面上，多个所述反射镜相互高度变化地粘合在相对所述半导体激光器设置面大致垂直的立面上。
优选地，所述立面为与所述半导体激光器的射出面相对的面。
优选地，所述反射镜具有为了在设置所述反射镜时将其抓持的抓持部，所述抓持部具有相对于所述立面大致垂直且相互平行的两个面，所述反射镜的反射面相对于所述抓持部以规定的角度形成。
所述反射镜往所述立面的粘合面可以由曲面构成。在所述立面与所述反射镜的粘合部上可以形成凹部。
所述立面可以为半导体激光器模块的封装件的内侧面。或者，所述立面可以为配置在半导体激光器模块的封装件内部，并设置在所述半导体激光器设置面上的壁部件。在这种情况下，所述壁部件可以由与构成所述半导体激光器设置面的材质相同的材质所构成，所述壁部件可以由与构成所述反射镜的材质相同的材质所构成。
根据本实用新型，反射镜设置在与半导体激光器设置面垂直的立面上。因此，不存在由于反射镜的粘接剂等的厚度而导致的高度方向上的变动。
另外，由于反射镜固定在立面上，因此，能够将反射镜减薄至激光119在垂直方向上光束宽度。此时，能够对反射镜在高度方向上的固定位置进行任意调整。因此，能够将反射镜相对于激光设置在适合的位置。因此，即使缩小反射镜相对于激光尺寸的富余量，也能够充分适用。
另外，通过在反射镜上形成抓持部，能够通过规定的装置等对抓持部进行抓持，能够对反射镜的固定位置进行微调。因此，能够提高反射镜的设置位置精度。
另外，如果将反射镜与立面的粘合部设置为曲面，则容易进行反射镜方向等的调整。例如，通过在使反射镜的凸面的一部分与立面接触的状态下对反射镜的朝向进行微调，能够对反射镜的配置或方向进行高精度调整。
另外，通过在立面的一部分上设置凹部，将反射镜设置在凹部处并固定，能够防止粘接剂在封装件底部等处流出。
另外，如果利用封装间的内侧面作为立面，则能够原样不变地直接使用现有的封装件。因此，结构简单。
另外，作为立面，也可以使用另外的壁部件。在这种情况下，由于是与封装件不同的部件，因此不会受到封装件变形等影响。因此，不会使反射镜的光轴偏移。
另外，在这种情况下，通过将壁部件的材质设置为与构成半导体激光器设置面的材质的材质相同的材质，能够抑制由于热膨胀不同而导致的光轴偏移等影响。
另外，通过将壁部件的材质设置为与构成反射镜的材质相同的材质，使粘接变得容易。另外，能够抑制由于反射镜与壁部件的热膨胀不同而导致的光轴偏移等影响。
(三)有益效果
根据本实用新型，能够提供一种由反射镜可靠地反射激光，并与光纤耦合效率优异的半导体激光器模块。
附图说明
图1是表示半导体激光器模块1的立体图。
图2是表示半导体激光器模块1的俯视图。
图3(a)是表示半导体激光器模块1的侧视图，是图2的A-A线的剖视图，图3(b)是反射镜附近的放大图。
图4是表示激光形状的概念图，其中，图4(a)是表示在图3的B-B线剖面上的形状的图，图4(b)是表示在图3的C-C线剖面上的形状的图。
图5(a)是表示反射镜11形状的图，图5(b)是表示反射镜11a形状的图。
图6(a)是表示反射镜11b形状的图，图6(b)是表示反射镜11c形状的图。
图7是表示半导体激光器模块30的俯视图。
图8是表示半导体激光器模块40的俯视图。
图9是表示半导体激光器模块50的俯视图。
图10是表示半导体激光器模块50的侧面剖视图。
图11是表示半导体激光器模块100的立体图。
图12(a)是表示半导体激光器模块100的侧视图，是图1的V-V线剖视图，图12(b)是反射镜附近的放大图。
具体实施方式
下面参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。图1是表示半导体激光器模块1的图，图1是立体图，图2是俯视图。此外，图1是透视封装件3的上面及图中跟前侧的侧壁的图。半导体激光器模块1，主要由封装件3、半导体激光器5、透镜7、9、13、反射镜11、光纤15等构成。
封装件3由底部以及侧面19a、19b构成。侧面19a、19b相对于封装件3的底部呈大致垂直竖立。另外，侧面19a、19b配置为相互垂直。此外，侧面19a、19b由例如铜、铜合金、Fe-Ni-Co合金、铝或树脂构成。另外，封装件3的底部由例如铜、铜合金、铝、具有高导热率的陶瓷(例如，氮化铝：AlN、氧化铍：BeO)等所构成。
在封装件3的内部，底部以高度逐渐增高的方式形成为台阶状。在各台阶上，形成半导体激光器设置面17。即，在半导体激光器模块1中，多个半导体激光器设置面17形成为台阶状。在各半导体激光器设置面17上设置半导体激光器5。半导体激光器5可以预先装载在基座6上，可以将装载该半导体激光器5的基座6(芯片基座：COS)装载在半导体激光器设置面17上。
透镜7配置在半导体激光器5的前方。在附图中与半导体激光器5分开设置，但也可以设置在半导体激光器5的射出端面上。另外，在更前方配置透镜9。对于每个半导体激光器5配置透镜7、9，并配置在同一半导体激光器设置面17上。透镜7、9对将从半导体激光器5射出的光分别在纵向以及横向上进行准直。关于透镜7，可以在调整与半导体激光器5的高度后，固定在基座6的壁面上。
在与半导体激光器5的射出方向相对设置的侧面19a上，固定反射镜11。侧面19a是相对于半导体激光器设置面17的立面，该侧面19a是与半导体激光器设置面17呈大致垂直的面，其构成封装件3的侧壁。反射镜11使由上述透镜7、9准直好的光呈大致垂直反射。此外，相对于各半导体激光器5，透镜7、9、反射镜11可以全部为相同形状。
在封装件3的底部，向着与半导体激光器5的射出方向相垂直的方向，固定透镜13。透镜13对由反射镜11反射的激光进行聚光。另外，在透镜13的背面侧设置光纤15，使其贯穿封装件3。通过透镜13聚光后的激光耦合至光纤15。
即，如图2所示，在各个高度的半导体激光器设置面上同时设置多个半导体激光器5，分别沿大致相同的方向射出激光。在半导体激光器5的射出方向上，在相同方向上顺次配置透镜7、9、反射镜11。因此，激光经由透镜7、9，照射至反射镜11。进而，在各反射镜11上，沿大致相同的方向反射激光。用各反射镜11反射的激光通过透镜13聚光并耦合至光纤15。此外，在使用双透镜系统的情况下，在半导体激光器5侧，配置对半导体激光器5的层叠方向以水平的方向进行准直的透镜，以及在反射镜侧配置对在半导体激光器5的层叠方向以垂直方向进行准直的透镜，比较合适。
另外，半导体激光器5的数量或配置等并不限于图示的例子。另外，如果反射镜11的反射面由曲面、球面等形成，从半导体激光器5射出的激光在纵向或者横向的扩散能够通过反射镜11进行准直的话，则不一定需要对应的透镜7、9。
图3(a)是半导体激光器5的射出方向的侧视图，是图2的A-A线剖视图。如前所述，从各半导体激光器5(未图示)射出的激光20被反射镜11反射。即，从各半导体激光器5射出的激光20，分别以不同的高度射出，并且通过配置在不同高度的反射镜11所反射。
图4(a)是表示在图3的B-B线剖面上的激光形状的概念图，图4(b)是表示在图3(a)的C-C线剖面上的激光形状的概念图。
如图4(a)所示，在射入透镜13前，由各反射镜11反射后的激光20在与半导体激光器设置面17的高度相对应的不同高度通过。另一方面，激光20通过透镜13，由此以光纤15的端面位置为焦点，在高度方向上聚光。即，通过透镜13对不同高度的激光20进行聚光，能够耦合至光纤115。
图3(b)是反射镜11附近的放大图。用在下层台阶侧(图中左侧)以及上层台阶侧(图中右侧)的各反射镜11反射激光20。此处，激光20的高度(图中F)约为250μm。因此，反射镜11的厚度(图中E)可以比其略大即可。例如为250μm以上300μm以下即可。另外，半导体激光器设置面17的台阶差高度(图中D)大致为300μm。
此处，如图2所示，反射镜11通过粘接剂等固定在侧面19a上。即，反射镜11没有与半导体激光器设置面17粘接。因此，在反射镜11的下面与半导体激光器设置面17之间可以形成缝隙。因此，反射镜11在的高度方向上的调整自由度较大(图中箭头H方向)。
特别地，如前所述，现有的反射镜111(图12(b))设置在半导体激光器设置面117上。因此，实际上在未被激光照射的下部，也配置反射镜111。与此相对，在本实用新型中，反射镜11固定在侧面19a上。因此，能够易于对设置高度进行调整。因此，即使在与激光20的高度几乎相同处，也能够可靠地进行反射。
这样，通过调整反射镜11的高度，能够易于防止形成对上层台阶侧的激光20(图中箭头G)的阻碍。此外，毋庸多言，也能够易于对上台阶侧的反射镜11进行高度调整。
此外，反射镜11的粘接面不是反射镜11的底面，而是侧面。因此，在反射镜11的粘接中而使用紫外线固化粘接剂的情况下，对反射镜11进行抓持的臂部等不会造成紫外线照射的影子。因此，如果从反射镜11的上方斜着照射紫外线，则能够易于将紫外线照射至粘接面。即，紫外线对反射镜11的粘接面的照射容易。
下面对反射镜11进行详细说明。图5(a)是表示反射镜11的俯视图。反射镜11由相对于侧面19a固定的粘合面23和与此相对以45°角度所形成的反射面21构成。反射镜11例如为玻璃制，并且在反射面21上形成有电介质多层膜或金属等的薄膜。
此外，如图5(b)所示，也能可以使用反射镜11a。反射镜11a的反射面21由凹曲面构成。这样，通过使用反射镜11a，能够将激光聚光为所希望的形态。
另外，如图6(a)所示，也可以使用具有抓持部25的反射镜11b。抓持部25由相对于粘合面23(粘合对象面)大致垂直且相互平行的两个相对面所组成。通过形成抓持部25，能够由例如省略图示的臂部等抓持反射镜11b。因此，在将反射镜11b粘合至侧面19a时，易于对反射镜11b的位置或方向进行微调。
另外，如图6(b)所示，可以使用粘合面23由曲面所构成的反射镜11c。此外，粘合面23的曲面，可以仅在一个方向的剖面上是曲面，也可以是球面。通过这样设置，在将反射镜11c粘合至侧面19a时，在粘合面23的一部分与侧面19a等接触的状态下，易于对反射镜11c的方向等进行调整。因此，易于对反射镜11c的方向进行微调。
如上述说明，根据本实施方式，反射镜11等固定在与半导体激光器设置面17大致垂直的立面上。因此，对半导体激光器设置面17的高度调整容易。因此，某些激光不会被与其他高度的激光相对应的反射镜等所遮挡。另外，即使粘接剂在硬化时发生收缩，也不发生反射镜11等在高度方向上的位置偏移。因此，能够得到耦合效率高的半导体激光器模块。
另外，由于立面为封装件3的侧面19a，因此结构简单。另外，由于反射镜可以全部为相同形状，因此制造成本也较低。另外，如果如同反射镜11b、11c一样具有抓持部25，则反射镜的微调更为容易。
下面对其他实施方式进行说明。图7是表示半导体激光器模块30的俯视图。此外，在下面的说明中，对于实现与半导体激光器模块1相同功能的结构，标注与图1～图3相同的附图标记，说明从略。半导体激光器模块30的结构与半导体激光器模块1大致相同，不同点是使用壁部件31。此外，在下面的说明中，对使用反射镜11的例子进行说明，但当然可以使用其他方式的反射镜11a、11b、11c。
在半导体激光器模块30中，封装件3底部的半导体激光器设置面17的台阶差形状形成至透镜9的位置为止。在透镜9的背面侧设置壁部件31，使其跨过所有半导体激光器5的设置范围。即，壁部件31固定在封装件3底部的平坦部上。因此，壁部件31相对于半导体激光器设置面17呈大致垂直竖立，设置为与侧面19a大致平行。
反射镜11相对于壁部件31固定为与各半导体激光器5的高度相对应的高度。即，反射镜11相对于壁部件31，固定在各自不同的高度。此外，反射镜11的固定方法和配置与固定在半导体激光器模块1中的侧面19a的方法等相同。
壁部件31可以由例如与半导体激光器模块30的底部相同的材质所构成。如前所述，半导体激光器模块30的底部由铜合金、铝、具有高导热率的陶瓷(例如，氮化铝：AlN、氧化铍：BeO)等所构成。因此，通过使用与底部相同的材料构成壁部件31，使底部与壁部件31具有大致相同的线性膨胀系数。因此，能够减小伴随温度变化造成的变形等影响。
另外，作为壁部件31可以由例如与反射镜11相同的材质所构成。如前所述，反射镜11为玻璃制。因此，通过使用与反射镜11相同的材质构成壁部件31，使其与反射镜11的粘接性优异。因此，反射镜11与壁部件31的粘接变容易。
按照上述内容，根据半导体激光器模块30，能够得到与半导体激光器模块1同样的效果。另外，通过分别配置固定反射镜11的壁部件31和封装件3，能够将壁部件31的材质相对侧面19a的材质进行变更。因此，能够对由于温度变化而导致的变形、与反射镜11的粘接性等进行考虑，进而选择适合的材质。
下面，进一步对其它实施方式进行说明。图8是表示半导体激光器模块40的俯视图。半导体激光器模块40的结构为与半导体激光器模块大致相同，不同点是在侧面19a形成凹部41。
在侧面19a上固定反射镜11的部位上，形成凹部41。凹部41是形成在侧面19a上的凹陷，反射镜11固定在凹部41内。
通过设置凹部41，能够防止在反射镜11与侧面19a的粘接部所使用的粘接剂滴落至封装件3的底部。因此，能够防止粘接剂附着在封装件3的底部或透镜等上。此外，凹部41也可以形成在上述壁部件31上。
下面，进一步对其他实施方式进行说明。图9是表示半导体激光器模块50的俯视图，图10是侧面剖视图。半导体激光器模块50的结构与半导体激光器模块1大致相同，不同为设置反射镜51及反射镜51的粘接面不同。
在半导体激光器模块50中，使用反射镜51。对于相对应的每个半导体激光器5，反射镜51的长度都不同。例如，如图10所示，将最长的反射镜51固定在最低的位置，并随着接近上方而依次固定长度短的反射镜51即可。
反射镜51固定在与侧面19a大致垂直的侧面19b上。封装件3的侧面19b也与侧面19a相同，是相对于半导体激光器设置面17大致垂直的立面。
在反射镜51彼此之间，可以形成少量空隙，或者可以相接触。这样，即便如此设置半导体激光器模块50，由于反射镜51没有固定在半导体激光器设置面17上，因此易于调整高度方向。
以上参照附图，并以典型的尺寸为基础对本实用新型的实施方式进行了说明，但是本实用新型的技术范围不被上述实施方式所左右。对于本领域的技术人员，则可以明白，在权利要求所记载的技术思想范畴内能够想到各种变更例或者修改例，并知道关于这些当然属于本实用新型的技术范围。
例如，上述各种实施方式也能够相互组合。另外，也能够对反射镜的反射面的形式、透镜的形状进行适当设定。另外，根据需要，也可以设置滤波器等其他结构。
附图标记说明
1、30、40、50―半导体激光器模块
3―封装件
5―半导体激光器
6―基座
7―透镜
9―透镜
11、11a、11b、11c、51―反射镜
13―透镜
15―光纤
17―半导体激光器设置面
19a、19b―壁面
20―激光
21―反射面
23―粘合面
25―抓持部
31―壁部件
41―凹部
35―沟槽
100―半导体激光器模块
103―封装件
105―半导体激光器
107―透镜
109―透镜
111―反射镜
113―透镜
115―光纤
117―半导体激光器设置面
119―激光

Claims (9)

1.一种半导体激光器模块，其特征在于，具备多个半导体激光器、多个反射镜及聚光透镜，
所述多个反射镜分别反射由多个所述半导体激光器射出的激光；
所述聚光透镜对由所述反射镜反射的各束激光进行聚光，并耦合至光纤；
所述多个半导体激光器分别配置在高度相互不同的半导体激光器设置面上；
所述多个反射镜相互高度变化地粘合在相对所述半导体激光器设置面大致垂直的立面上。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器模块，其特征在于，所述立面为与所述半导体激光器的射出面相对的面。
3.根据权利要求1所述的半导体激光器模块，其特征在于，
所述反射镜具有为了在设置所述反射镜时将其抓持的抓持部；
所述抓持部具有相对于所述立面大致垂直且相互平行的两个面；
所述反射镜的反射面相对于所述抓持部以规定的角度形成。
4.根据权利要求1所述的半导体激光器模块，其特征在于，所述反射镜往所述立面的粘合面由曲面构成。
5.根据权利要求1所述的半导体激光器模块，其特征在于，在所述立面与所述反射镜的粘合部上形成凹部。
6.根据权利要求1所述的半导体激光器模块，其特征在于，所述立面为半导体激光器模块的封装件的内侧面。
7.根据权利要求1所述的半导体激光器模块，其特征在于，所述立面为配置在半导体激光器模块的封装件内部，并设置在所述半导体激光器设置面上的壁部件。
8.根据权利要求7所述的半导体激光器模块，其特征在于，所述壁部件由与构成所述半导体激光器设置面的材质相同的材质所构成。
9.根据权利要求7所述的半导体激光器模块，其特征在于，所述壁部件由与构成所述反射镜的材质相同的材质所构成。
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