DE102022104150A1 - Externes Resonanzlasermodul und Verfahren für die Herstellung eines externen Resonanzlasermoduls - Google Patents

Externes Resonanzlasermodul und Verfahren für die Herstellung eines externen Resonanzlasermoduls Download PDF

Info

Publication number
DE102022104150A1
DE102022104150A1 DE102022104150.6A DE102022104150A DE102022104150A1 DE 102022104150 A1 DE102022104150 A1 DE 102022104150A1 DE 102022104150 A DE102022104150 A DE 102022104150A DE 102022104150 A1 DE102022104150 A1 DE 102022104150A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
lens holder
quantum cascade
laser element
cascade laser
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022104150.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Sugiyama
Tadataka Edamura
Takahide OCHIAI
Naota Akikusa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Publication of DE102022104150A1 publication Critical patent/DE102022104150A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H01S5/02326—Arrangements for relative positioning of laser diodes and optical components, e.g. grooves in the mount to fix optical fibres or lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
    • H01S3/1055—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
    • H01S5/3402—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers intersubband lasers, e.g. transitions within the conduction or valence bands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02216—Butterfly-type, i.e. with electrode pins extending horizontally from the housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02218—Material of the housings; Filling of the housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02253—Out-coupling of light using lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0233—Mounting configuration of laser chips
    • H01S5/02345—Wire-bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

Das Lasermodul umfasst ein QCL-Element, ein MEMS-Beugungsgitter, einen ersten Linsenhalter, der auf einer Seite angeordnet ist, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das MEMS-Beugungsgitter in Bezug auf das QCL-Element angeordnet ist, einen zweiten Linsenhalter, der zwischen dem QCL-Element und dem MEMS-Beugungsgitter angeordnet ist, eine Baugruppe, einen Elektrodenanschluss, der entlang einer Innenwandfläche der Baugruppe angeordnet ist, und einen Draht für das elektrische Verbinden des Elektrodenanschlusses und des QCL-Elements. Ein Endabschnitt des Drahtes auf einer Seite, auf der das QCL-Element angeordnet ist, ist an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter angeordnet, wenn man dies aus einer Richtung betrachtet, die senkrecht zu einer zugewandten Richtung ist, in der der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter einander zugewandt sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein externes Resonanzlasermodul und ein Verfahren für die Herstellung des externen Resonanzlasermoduls.
  • Verweis auf verwandte Anmeldung
  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-027507 , die am 24. Februar 2021 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme enthalten ist.
  • Hintergrund
  • Es ist ein externes Resonanzlasermodul bekannt, das ein Quantenkaskaden-Laserelement, ein schwenkbares Beugungsgitter und eine Linse umfasst, die zwischen dem Quantenkaskaden-Laserelement und dem Beugungsgitter angeordnet ist (siehe beispielsweise die veröffentlichte US-Patentanmeldung Nr. 2009/0225802 ). Bei dem externen Resonanzlasermodul wird das Licht des Quantenkaskaden-Laserelements an dem Beugungsgitter gebeugt und reflektiert und Licht mit einer bestimmten Wellenlänge unter dem Licht des Quantenkaskaden-Laserelements zu dem Quantenkaskaden-Laserelement rückgeführt. Dementsprechend ist ein externer Resonator durch eine Stirnfläche des Quantenkaskaden-Laserelements und das Beugungsgitter konfiguriert, wobei das Licht der spezifischen Wellenlänge verstärkt und nach außen abgegeben wird. Durch Oszillieren des Beugungsgitters zur Änderung der Wellenlänge des ausgegebenen Lichts kann ein Wellenlängen-Sweeping in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich ausgeführt werden.
  • Übersicht
  • Das oben beschriebene externe Resonanzlasermodul kann in einer Baugruppe (Baugruppe) aufgenommen sein. In diesem Fall ist ein Draht zu der Stromversorgung des Quantenkaskaden-Laserelements zusammen mit jedem Element in der Baugruppe aufgenommen. Zur Verbesserung der Stabilität (Zuverlässigkeit) des Betriebs des externen Resonanzlasermoduls und der Verarbeitbarkeit zum Zeitpunkt des Zusammenbaus ist es jedoch erforderlich, Störungen zwischen dem Draht und jedem Element angemessen zu unterbinden.
  • Dementsprechend ist es ein Ziel eines Aspektes der vorliegenden Offenbarung, ein externes Resonanzlasermodul, das in der Lage ist, die Zuverlässigkeit und Verarbeitbarkeit während des Zusammenbaus zu verbessern, sowie ein Verfahren für die Herstellung desselben anzugeben.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein externes Resonanzlasermodul: ein Quantenkaskaden-Laserelement; ein bewegliches Beugungsgitter, das einen externen Resonator für das Quantenkaskaden-Laserelement bildet; einen ersten Linsenhalter, der auf einer Seite angeordnet ist, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das bewegliche Beugungsgitter in Bezug auf das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, und der eine erste Linse hält, um ein erstes von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht hindurchzulassen; einen zweiten Linsenhalter, der zwischen dem Quantenkaskaden-Laserelement und dem beweglichen Beugungsgitter angeordnet ist und eine zweite Linse hält, um ein zweites von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht und ein von dem beweglichen Beugungsgitter zu dem Quantenkaskaden-Laserelement zurückkehrendes Licht hindurchzulassen; eine Baugruppe für die Aufnahme des Quantenkaskaden-Laserelements, des beweglichen Beugungsgitters, des ersten Linsenhalters und des zweiten Linsenhalters; und einen Draht, der den Elektrodenanschluss und das Quantenkaskaden-Laserelement elektrisch verbindet. Ein Endabschnitt des Drahtes auf einer Seite, auf der das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, ist an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter angeordnet, wenn man dies aus einer zugewandten Richtung betrachtet, die senkrecht zu einer Richtung ist, in der der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter einander zugewandt.
  • Bei dem externen Resonanzlasermodul sind ein erster Linsenhalter und ein zweiter Linsenhalter auf beiden Seiten des Quantenkaskaden-Laserelements angeordnet. Darüber hinaus ist der Elektrodenanschluss, der entlang der Innenwandfläche der Baugruppe angeordnet ist, über einen Draht mit dem Quantenkaskaden-Laserelement elektrisch verbunden. Hier ist ein Endabschnitt des Drahtes auf der Seite des Quantenkaskaden-Laserelements an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter angeordnet, wenn man dies aus einer Richtung betrachtet, die senkrecht zu einer zugewandten Richtung ist, in der der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter einander zugewandt sind. Dementsprechend ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der wenigstens ein Abschnitt (ein Abschnitt einschließlich des Endabschnitts auf der Seite des Quantenkaskaden-Laserelements) des Drahtes in dem Raum zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter von dem Elektrodenanschluss zu dem Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, Störungen zwischen dem Draht für die Stromversorgung des Quantenkaskaden-Laserelements und Elementen in der Baugruppe (insbesondere dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter, die auf beiden Seiten des Quantenkaskaden-Laserelements angeordnet sind) in geeigneter Weise zu unterbinden. Wie oben beschrieben, können die Zuverlässigkeit des externen Resonanzlasermoduls und die Verarbeitbarkeit während des Zusammenbaus verbessert werden.
  • Der Draht kann mit dem Elektrodenanschluss an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter verbunden sein, wenn man dies aus der Richtung senkrecht zu der zugewandten Richtung betrachtet. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der der gesamte Draht in dem Raum zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter von dem Elektrodenanschluss zu dem Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist. Dementsprechend ist es möglich, Störungen zwischen dem Draht und den Elementen (insbesondere dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter) in der Baugruppe besser zu unterbinden.
  • Die Baugruppe kann eine Bodenwand, eine Seitenwand, die auf der Bodenwand errichtet und in einer ringförmigen Form ausgebildet ist, um, wenn man dies aus einer Richtung senkrecht zu der Bodenwand betrachtet, einen Bereich zu umgeben, in dem das Quantenkaskaden-Laserelement aufgenommen ist, und eine obere Wand umfassen, die eine Öffnung der Seitenwand auf einer Seite gegenüber einer Seite schließt, auf der die Bodenwand angeordnet ist, wobei eine Höhenposition des Elektrodenanschlusses in Bezug auf die Bodenwand höher sein kann als eine Höhenposition des Quantenkaskaden-Laserelements in Bezug auf die Bodenwand. Gemäß der obigen Konfiguration ist es einfach, einen Draht mit einer angemessenen Spannung von dem Quantenkaskaden-Laserelement mit dem Elektrodenanschluss zu verbinden. Infolgedessen kann das Durchhängen des Drahtes in geeigneter Weise unterbunden werden, wobei Störungen zwischen dem Draht und den Elementen in der Baugruppe in geeigneter Weise unterbunden werden können.
  • Das Quantenkaskaden-Laserelement kann weiterhin einen Elektroden-Kontaktfleck umfassen, über den der Elektrodenanschluss elektrisch mit dem Quantenkaskaden-Laserelement verbunden ist, und der Draht kann einen ersten Draht, der den Elektrodenanschluss und den Elektroden-Kontaktfleck verbindet, und einen zweiten Draht, der den Elektroden-Kontaktfleck und das Quantenkaskaden-Laserelement verbindet, umfassen. Gemäß der obigen Konfiguration kann die Länge jedes Drahtes (des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes) im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Elektrodenanschluss und das Quantenkaskaden-Laserelement direkt drahtverbunden sind, verkürzt sein. Dementsprechend kann das Durchhängen des Drahtes in geeigneter Weise unterbunden werden, wodurch Störungen zwischen dem Draht und den Elementen in der Baugruppe in geeigneter Weise unterbunden werden können.
  • Der Elektroden-Kontaktfleck kann, wenn man dies aus der Richtung senkrecht zu der Blickrichtung betrachtet, an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter vorgesehen sein. Gemäß der obigen Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der die Gesamtheit des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes durch den Raum zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter verläuft, und die Länge jedes Drahtes (des ersten Drahtes und des zweiten Drahtes) zu verkürzen, indem der Weg von dem Elektrodenanschluss zu dem Quantenkaskaden-Laserelement über den Elektroden-Kontaktfleck so weit wie möglich verkürzt wird. Dementsprechend ist es möglich, Störungen zwischen den Drähten und den Elementen in der Baugruppe in geeigneter Weise zu unterbinden.
  • Die Baugruppe kann eine Bodenwand, eine Seitenwand, die auf der Bodenwand aufgesetzt ist und ringförmig ausgebildet ist, so dass sie einen Bereich umgibt, in dem das Quantenkaskaden-Laserelement aufgenommen ist, wenn man dies aus einer Richtung senkrecht zu der Bodenwand betrachtet, und eine obere Wand umfassen, die eine Öffnung auf einer Seite verschließt, die einer Seite gegenüberliegt, auf der die Bodenwand angeordnet ist. Eine Höhenposition des Elektroden-Kontaktflecks in Bezug auf die Bodenwand kann niedriger als eine Höhenposition des Elektrodenanschlusses in Bezug auf die Bodenwand und höher als eine Höhenposition des Quantenkaskaden-Laserelements in Bezug auf die Bodenwand sein. Gemäß der obigen Konfiguration sind die Höhenpositionen des Elektrodenanschlusses auf der Baugruppeseite, des Elektroden-Kontaktflecks und des Quantenkaskaden-Laserelements so eingestellt, dass sie schrittweise abgesenkt sind. Dies macht es einfach, den zweiten Draht mit einer geeigneten Spannung von dem Quantenkaskaden-Laserelement mit dem Elektroden-Kontaktfleck zu verbinden und den ersten Draht mit einer geeigneten Spannung von dem Elektroden-Kontaktfleck mit dem Elektrodenanschluss zu verbinden. Dadurch ist es möglich, ein Durchhängen des ersten und des zweiten Drahtes in geeigneter Weise zu unterbinden und Störungen zwischen dem ersten und dem zweiten Draht und den Elementen in der Baugruppe in geeigneter Weise zu unterbinden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren für die Herstellung eines externen Resonanzlasermoduls angegeben, das umfasst: ein Quantenkaskaden-Laserelement; ein bewegliches Beugungsgitter, das einen externen Resonator für das Quantenkaskaden-Laserelement bildet; einen ersten Linsenhalter, der auf einer Seite angeordnet ist, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das bewegliche Beugungsgitter in Bezug auf das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, und der eine erste Linse hält, um ein erstes von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht hindurchzulassen; einen zweiten Linsenhalter, der zwischen dem Quantenkaskaden-Laserelement und dem beweglichen Beugungsgitter angeordnet ist und eine zweite Linse hält, um ein zweites von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht und ein von dem beweglichen Beugungsgitter zu dem Quantenkaskaden-Laserelement zurückkehrendes Licht hindurchzulassen; eine Baugruppe zum Aufnehmen des Quantenkaskaden-Laserelements, des beweglichen Beugungsgitters, des ersten Linsenhalters und des zweiten Linsenhalters; und einen Elektrodenanschluss, der entlang einer Innenwandfläche der Baugruppe angeordnet ist. Das Herstellungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt des Anordnens des Quantenkaskaden-Laserelements und des beweglichen Beugungsgitters in der Baugruppe; einen zweiten Schritt des Ausbildens eines Drahtes, der das in der Baugruppe angeordnete Quantenkaskaden-Laserelement und den Elektrodenanschluss elektrisch verbindet, durch Drahtbonden; und einen dritten Schritt des Anordnens des ersten Linsenhalters, in dem die erste Linse gehalten ist, und des zweiten Linsenhalters, in dem die zweite Linse gehalten ist, in der Baugruppe nach dem zweiten Schritt. Im zweiten Schritt wird ein Endabschnitt des Drahtes auf einer Seite, auf der das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, an einer Position zwischen einer Position, an der der erste Linsenhalter anzuordnen ist, und einer Position, an der der zweite Linsenhalter anzuordnen ist, angeordnet, wenn man dies aus einer Richtung betrachtet, die senkrecht zu einer einander zugewandten Richtung ist, in der der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter einander zugewandt.
  • Bei dem Herstellungsverfahren wird in dem zweiten Schritt der Endabschnitt des Drahtes auf der Seite des Quantenkaskaden-Laserelements an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter angeordnet, wenn man dies aus der Richtung betrachtet, die senkrecht zu der zugewandten Richtung ist, in der der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter einander zugewandt sind. Dementsprechend ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der wenigstens ein Abschnitt (ein Abschnitt einschließlich des Endabschnitts auf der Seite des Quantenkaskaden-Laserelements) des Drahtes in dem Raum zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter von dem Elektrodenanschluss zu dem Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist. Daher ist es möglich, bei der Anordnung des ersten Linsenhalters und des zweiten Linsenhalters in dem dritten Schritt Störungen zwischen dem Draht und dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter in geeigneter Weise zu unterbinden. Wie oben beschrieben, können die Zuverlässigkeit des externen Resonanzlasermoduls und die Bearbeitbarkeit während des Zusammenbaus verbessert werden.
  • In dem dritten Schritt können der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter in der Baugruppe befestigt werden, indem die erste Linse und die zweite Linse in einem Zustand ausgerichtet werden, in dem eine Ansteuerspannung an das Quantenkaskaden-Laserelement über den Elektrodenanschluss und den Draht angelegt wird, um eine Laseroszillation zu verursachen. Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren können in dem dritten Schritt der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter in geeigneter Weise in der Baugruppe positioniert werden, indem die Ausrichtung in einem Zustand ausgeführt wird, in dem eine Laseroszillation ausgeführt wird. Da das Drahtbonden in dem zweiten Schritt so ausgeführt wird, dass die Störung zwischen dem Draht und dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter unterbunden wird, kann die Ausrichtung (d.h. die Einstellung der Positionen des ersten Linsenhalters und des zweiten Linsenhalters) in dem dritten Schritt einfach ausgeführt werden.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein externes Resonanzlasermodul, das in der Lage ist, die Zuverlässigkeit und Verarbeitbarkeit während des Zusammenbaus zu verbessern, sowie ein Verfahren für die Herstellung desselben anzugeben.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Perspektivansicht eines externen Resonanzlasermoduls gemäß einer Ausführungsform.
    • 2 ist eine Perspektivansicht, die eine interne Konfiguration des externen Resonanzlasermoduls zeigt.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht des externen Resonanzlasermoduls entlang der Linie III-III aus 2.
    • 4 ist eine Querschnittsansicht des externen Resonanzlasermoduls entlang der Linie IV-IV aus 3.
    • 5 ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen einem Anbringungselement und einer Beugungsgittereinheit zeigt.
    • 6 ist eine Vorderansicht eines MEMS-Beugungsgitters.
    • 7 ist ein Diagramm, das eine elektrische Verbindungskonfiguration zwischen einem Quantenkaskaden-Laserelement und einem Elektrodenanschluss zeigt.
    • 8 ist eine Darstellung, die einen Herstellungsvorgang des externen Resonanzlasermoduls zeigt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind dieselben oder entsprechende Elemente mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf redundante Beschreibungen verzichtet wird. Zudem werden Begriffe wie „oberhalb“ und „unterhalb“ der Einfachheit halber auf der Grundlage des in den Zeichnungen dargestellten Zustands verwendet.
  • Wie in 1 bis 4 gezeigt, umfasst ein externes Resonanzlasermodul 1 (im Folgenden als „Lasermodul 1“ bezeichnet) ein Quantenkaskaden-Laserelement (im Folgenden als „QCL-Element“ bezeichnet) 2 und eine Baugruppe 3, die das QCL-Element 2 luftdicht aufnimmt. Das Lasermodul 1 ist eine wellenlängenvariable Lichtquelle, bei der die Wellenlänge des Ausgangslichts (Laserlicht L) variabel ist. Das Lasermodul 1 kann beispielsweise für die biologischen Messung von Glukose oder ähnlichem verwendet werden, zur Messung eines Absorptionsspektrums eines Analyseziels wie VOC-Gas (VOC - flüchtige organische Verbindung) mit einem Lichtabsorptionsband. Bei der Messung des Absorptionsspektrums ist beispielsweise das in einem lichtdurchlässigen Behälter aufgenommene Analyseziel zwischen dem Lasermodul 1 und einem Photodetektor (nicht dargestellt) angeordnet. Das Lasermodul 1 führt ein Wellenlängen-Sweeping in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich (beispielsweise im mittleren Infrarotbereich) aus, indem es die Wellenlänge des Ausgangslichts (Laserlicht L) mit hoher Geschwindigkeit ändert. Auf diese Weise wird das Absorptionsspektrum auf der Grundlage des Erfassungsergebnisses des Photodetektors berechnet. Das Analyseziel kann ein beliebiges Gas, eine beliebige Flüssigkeit oder ein beliebiger Feststoff sein.
  • Die Baugruppe 3 ist ein Gehäuse, das das QCL-Element 2, ein Anbringungselement 4, eine Beugungsgittereinheit 5, einen Linsenhalter 7A (erster Linsenhalter), der eine Linse 6A (erste Linse) hält, und einen Linsenhalter 7B (zweiter Linsenhalter), der eine Linse 6B (zweite Linse) hält, aufnimmt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Baugruppe 3 beispielsweise als Butterfly-Baugruppe konfiguriert. Die Baugruppe 3 hat eine Bodenwand 31, eine Seitenwand 32 und eine obere Wand 33. In 2 ist die obere Wand 33 der Baugruppe 3 nicht dargestellt, und ein Abschnitt eines Leitungsanschlusses 10, der von einer hervorragenden Wand 34 nach außen ragt, nicht dargestellt.
  • Die Bodenwand 31 ist ein rechteckiges, plattenförmiges Element. Die Bodenwand 31 ist aus einem Metallmaterial wie Kupfer-Wolfram ausgebildet. Die Bodenwand 31 ist ein Basiselement, auf dem das Anbringungselement 4 angebracht ist. In dieser Beschreibung wird der Einfachheit halber die Längsrichtung der Bodenwand 31 als X-Achsenrichtung, die seitliche Richtung der Bodenwand 31 als Y-Achsenrichtung und eine Richtung senkrecht zu der Bodenwand 31 (d.h. eine Richtung senkrecht zu der X-Achsenrichtung und zu der Y-Achsenrichtung) als Z-Achsenrichtung dargestellt. Die X-Achsenrichtung entspricht einer Richtung einhergehend mit einer optischen Achse des von dem QCL-Element 2 emittierten Laserlichts L (Richtung der optischen Achse).
  • Die Seitenwand 32 ist auf der Bodenwand 31 errichtet. Die Seitenwand 32 ist ringförmig ausgebildet, um einen Innenraum zu umgeben, in dem das QCL-Element 2 und dergleichen aufgenommen sind, wenn dies aus der Z-Achsenrichtung betrachtet wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Seitenwand 32 ein rechteckiges rohrförmiges Element. Die Seitenwand 32 ist aus einem Metallmaterial wie Kovar ausgebildet. Die Seitenwand 32 ist zum Beispiel ein mit Ni/Au beschichteter Kovar-Rahmen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Seitenwand 32 an einem zentralen Abschnitt der Bodenwand 31 in Längsrichtung (X-Achsenrichtung) vorgesehen. Die Breite der Seitenwand 32 in der seitlichen Richtung (Y-Achsenrichtung) entspricht der Breite der Bodenwand 31 in der seitlichen Richtung, wobei die Breite der Seitenwand 32 in der Längsrichtung (X-Achsenrichtung) kürzer ist als die Breite der Bodenwand 31 in der Längsrichtung. Das heißt, dass hervorragende Abschnitte 31a auf beiden Seiten der Bodenwand 31 in der Längsrichtung so ausgebildet sind, dass sie von der Seitenwand 32 nach außen hervorragen. Schraubenlöcher 31b zum Anbringen der Baugruppe 3 (Bodenwand 31) an einem weiteren Element sind in einem Abschnitt vorgesehen, der den vier Ecken der Bodenwand 31 in dem hervorragenden Abschnitt 31a entspricht.
  • Die obere Wand 33 ist ein Element, das die Öffnung der Seitenwand 32 auf der der Bodenwand 31 gegenüberliegenden Seite verschließt. Die obere Wand 33 hat die Form einer rechteckigen Platte. Die äußere Form (Breite in Längsrichtung und seitlicher Richtung) der oberen Wand 33 stimmt in Z-Achsenrichtung betrachtet im Wesentlichen mit der äußeren Form der Seitenwand 32 überein. Die obere Wand 33 besteht beispielsweise aus demselben Metallmaterial (beispielsweise Kovar oder dergleichen) wie die Seitenwand 32. Die obere Wand 33 ist mit einem Endabschnitt der Seitenwand 32, der der Bodenwand 31 gegenüberliegt, beispielsweise durch Nahtschweißen oder ähnliches verbunden.
  • Eine Vielzahl von Leitungsanschlüssen 10 (in der vorliegenden Ausführungsform insgesamt 14 Leitungsanschlüsse, d.h. sieben Leitungsanschlüsse auf jeder Seite in der seitlichen Richtung) für das Durchleiten von Strom durch Elemente wie das QCL-Element 2, das in der Baugruppe 3 aufgenommen ist, sind in ein Paar von ersten Seitenwänden 321 (d.h. Abschnitte, die die seitliche Richtung (Y-Achsenrichtung) schneiden) eingesetzt, die sich entlang der Längsrichtung (X-Achsenrichtung) der Seitenwände 32 erstrecken. Jeder Leitungsanschluss 10 ist ein flaches, plattenförmiges, leitendes Element, das sich in Y-Achsenrichtung erstreckt.
  • Darüber hinaus ist jede der beiden ersten Seitenwände 321 mit einer hervorragenden Wand 34 versehen, die sowohl von der Seite der Außenfläche (Außenfläche der Baugruppe 3) als auch von der Seite der Innenfläche (Innenfläche der Baugruppe 3) der ersten Seitenwand 321 hervorragt (siehe 4). Die hervorragende Wand 34 ist ein traufartiges Element, das so vorgesehen ist, dass es sich entlang der X-Achsenrichtung oberhalb (auf einer Seite, auf der die obere Wand 33 angeordnet ist) der mittleren Position der ersten Seitenwand 321 in der Z-Achsenrichtung erstreckt. Die Leitungsanschlüsse 10 sind auf einer Oberseite 34a der hervorragenden Wand 34 in im Wesentlichen gleichen Intervallen entlang der X-Achsenrichtung angeordnet. Ein Abschnitt des Leitungsanschlusses 10 entlang der Innenwandfläche (Innenfläche der ersten Seitenwand 321) der Baugruppe 3 (d.h. ein Abschnitt, der sich im Inneren der Baugruppe 3 befindet) fungiert als Elektrodenanschluss 10a für die Stromversorgung jedes Elements (beispielsweise des QCL-Elements 2, eines MEMS-Beugungsgitters 51, eines später beschriebenen Temperatursensors 9 und dergleichen) in der Baugruppe 3. Das heißt, der Elektrodenanschluss 10a und jedes Element sind über einen Leitungsdraht W elektrisch miteinander verbunden, so dass jedes Element von der externen Stromquelle mit Strom versorgt wird.
  • Ein Lichtaustrittsfenster 32a, durch das das von einer Stirnfläche (erste Stirnfläche 2a) des QCL-Elements 2 emittierte Laserlicht L hindurchtritt, ist an einer der zweiten Seitenwände 322 (d.h. Abschnitte, die die Längsrichtung (X-Achsenrichtung) schneiden) vorgesehen, die sich entlang der seitlichen Richtung (Y-Achsenrichtung) der Seitenwand 32 erstrecken. Das Lichtaustrittsfenster 32a besteht beispielsweise aus einem Material (beispielsweise Germanium oder dergleichen), das Laserlicht L mit Wellenlängen im mittleren Infrarotbereich überträgt. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Lichtaustrittsfenster 32a beispielsweise in Form einer Scheibe ausgebildet. Das Lichtaustrittsfenster 32a ist an einer kreisförmigen Öffnung befestigt, die in einer der zweiten Seitenwände 322 ausgebildet ist.
  • Als Nächstes werden die einzelnen in der Baugruppe 3 aufgenommenen Elemente beschrieben. Wie in 3 dargestellt, sind das QCL-Element 2, die Beugungsgittereinheit 5 und die Linsenhalter 7A und 7B über das Anbringungselement 4 auf der Bodenwand 31 angeordnet. Das Anbringungselement 4 ist ein optischer Tisch, auf dem das oben beschriebene optische Element angebracht ist. In 3 ist der Draht W nicht dargestellt. Das Anbringungselement 4 ist an der Bodenwand 31 beispielsweise durch Kleben oder Verschrauben angebracht. Das Anbringungselement 4 besteht aus einem Material mit hervorragender Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Anbringungselement 4 direkt auf der Bodenwand 31 angeordnet, wobei das Anbringungselement 4 auch über ein Kühlelement, wie beispielsweise ein Peltier-Modul, auf der Bodenwand 31 angeordnet sein kann. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Anbringungselement 4 ein einzelnes Element, wobei das Anbringungselement 4 jedoch eine Kombination aus mehreren Elementen (Komponenten) sein kann.
  • Wie in 3 und 5 gezeigt, ist das Anbringungselement 4 ein in X-Achsenrichtung längliches Element. Das Anbringungselement 4 hat einen ersten Anbringungsabschnitt 41, an dem der Linsenhalter 7A angebracht ist, einen zweiten Anbringungsabschnitt 42, an dem das QCL-Element 2 angebracht ist, einen dritten Anbringungsabschnitt 43, an dem der Linsenhalter 7B angebracht ist, und einen vierten Anbringungsabschnitt 44, an dem die Beugungsgittereinheit 5 angebracht ist, und zwar in der Reihenfolge von der dem Lichtaustrittsfenster 32a näheren Seite. Das heißt, das Lichtaustrittsfenster 32a, die Linse 6A (Linsenhalter 7A), das QCL-Element 2, die Linse 6B (Linsenhalter 7B) und die Beugungsgittereinheit 5 sind in dieser Reihenfolge entlang der X-Achsenrichtung angeordnet.
  • Der erste Anbringungsabschnitt 41 und der dritte Anbringungsabschnitt 43 haben dieselbe Dicke. Das heißt, dass in Bezug auf die Bodenwand 31 die Höhenposition der Oberseite 41a des ersten Anbringungsabschnitts 41 mit der Höhenposition der Oberseite 43a des dritten Anbringungsabschnitts 43 übereinstimmt. Der Linsenhalter 7A ist mit der Oberseite 41a des ersten Anbringungsabschnitts 41 über einen Harzklebstoff B (beispielsweise lichthärtende Harze) verklebt und an dieser befestigt. In ähnlicher Weise ist der Linsenhalter 7B mit der Oberseite 43a des dritten Anbringungsabschnitts 43 mittels eines Harzklebstoffs B (beispielsweise lichthärtende Harze) verklebt und an dieser befestigt.
  • Der zweite Anbringungsabschnitt 42 ist zwischen dem ersten Anbringungsabschnitt 41 und dem dritten Anbringungsabschnitt 43 vorgesehen. Der zweite Anbringungsabschnitt 42 ist dicker als der erste Anbringungsabschnitt 41 und der dritte Anbringungsabschnitt 43 und ragt in Bezug auf den ersten Anbringungsabschnitt 41 und den dritten Anbringungsabschnitt 43 hervor. Das heißt, die Oberseite 42a des zweiten Anbringungsabschnitts 42 befindet sich an einer höheren Position als die Oberseite 41a des ersten Anbringungsabschnitts 41 und die Oberseite 43a des dritten Anbringungsabschnitts 43. Das QCL-Element 2 ist an der Oberseite 42a des zweiten Anbringungsabschnitts 42 über ein Submount 8 befestigt. Der Submount 8 ist ein rechteckiges, plattenförmiges Element, auf dem das QCL-Element 2 angeordnet ist. Der Submount 8 ist in der mittleren Position der Oberseite 42a in Y-Achsenrichtung angeordnet. Der Submount 8 besteht aus einem Material (beispielsweise Aluminiumnitrid), dessen Wärmeausdehnungskoeffizient dem des QCL-Elements 2 nahe kommt. Das QCL-Element 2 ist mit dem Submount 8 beispielsweise über ein Lötmaterial auf AuSn-Basis verbunden. Der Submount 8 ist mit dem Anbringungselement 4 (Oberseite 42a) beispielsweise über ein Lötmaterial auf In-Basis (InSn, InAg oder dergleichen) verbunden. Da das QCL-Element 2, wie oben beschrieben, in den Submount 8 integriert ist, kann eine Kombination aus dem QCL-Element 2 und dem Submount 8 als ein „QCL-Element“ betrachtet werden.
  • Zusätzlich zu dem Submount 8 sind ein Temperatursensor 9 und ein Elektroden-Kontaktfleck auf der Oberseite 42a des zweiten Anbringungsabschnitts 42 angeordnet. Der Temperatursensor 9 und der Elektroden-Kontaktfleck sind mit dem Anbringungselement 4 (Oberseite 42a) beispielsweise mit einem Harzklebstoff oder ähnlichem verbunden. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Temperatursensor 9 und der Elektroden-Kontaktfleck auf gegenüberliegenden Seiten des Submounts 8 angeordnet. Der Temperatursensor 9 ist beispielsweise ein Thermistor. Der Elektroden-Kontaktfleck 11 stellt die elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenanschluss 10a und dem QCL-Element 2 her. In der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Elektroden-Kontaktflecke auf der Oberseite 42a des zweiten Anbringungsabschnitts 42 vorgesehen. Genauer gesagt sind ein Elektroden-Kontaktfleck 11a, der elektrisch mit einer Kathode des QCL-Elements 2 verbunden ist (die Oberseite (Mesa-Oberseite) des QCL-Elements 2 in der vorliegenden Ausführungsform), und ein Elektroden-Kontaktfleck 11b, der elektrisch mit einer Anode des QCL-Elements 2 verbunden ist (der Submount 8 in der vorliegenden Ausführungsform), auf der Oberseite 42a des zweiten Anbringungsabschnitts 42 vorgesehen. Jeder der Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b hat einen im Wesentlichen rechteckigen Anschlussbereich (Oberseite). Die Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b sind in X-Achsenrichtung angeordnet. Der Elektroden-Kontaktfleck 11a befindet sich näher an dem Lichtaustrittsfenster 32a als der Elektroden-Kontaktfleck 11b. Die Höhenpositionen der Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b in Bezug auf die Bodenwand 31 sind niedriger als die Höhenposition des Elektrodenanschlusses 10a (d.h. die Höhenposition der Oberseite 34a der hervorragenden Wand 34) und höher als die Höhenposition des QCL-Elements 2.
  • Der vierte Anbringungsabschnitt 44 ist dünner als der erste Anbringungsabschnitt 41 und der dritte Anbringungsabschnitt 43. Das heißt, die Oberseite 44a des vierten Anbringungsabschnitts 44 ist niedriger angeordnet als die Oberseite 41a des ersten Anbringungsabschnitts 41 und die Oberseite 43a des dritten Anbringungsabschnitts 43. In dem vierten Anbringungsabschnitt 44 ist ein Plazierungsloch 44b ausgebildet. Wie in 5 gezeigt, ist die Beugungsgittereinheit 5 an dem vierten Anbringungsabschnitt 44 unter Verwendung eines Harzklebstoffs oder ähnlichem in einem Zustand befestigt, in dem ein Teil eines später beschriebenen Jochs 53 in dem Plazierungsloch 44b angeordnet ist.
  • Das QCL-Element 2 hat eine erste Stirnfläche 2a und eine zweite Stirnfläche 2a gegenüber der ersten Stirnfläche 2b. Das QCL-Element 2 emittiert Licht im mittleren Infrarotbereich (beispielsweise 4 µm bis 12 µm) aus jeder der ersten Stirnfläche 2a und der zweiten Stirnfläche 2b. Die erste Stirnfläche 2a und die zweite Stirnfläche 2b sind beispielsweise ebene Flächen senkrecht zu der X-Achsenrichtung, wobei die optischen Achsen des von dem QCL-Element 2 emittierten Laserlichts L entlang der X-Achsenrichtung verlaufen. Das QCL-Element 2 umfasst eine aktive Schicht, die aus einer Vielzahl von Quantentopfschichten (beispielsweise InGaAs) und einer Vielzahl von Quantensperrschichten (beispielsweise InAIAs) besteht, sowie ein Paar von Bekleidungsschichten (beispielsweise InP), die die aktive Schicht sandwichartig umgeben, und kann Breitbandlicht wie oben beschrieben emittieren. In der vorliegenden Ausführungsform fällt die Stapelrichtung der gestapelten Struktur einschließlich der aktiven Schicht und der Bekleidungsschichten im QCL-Element 2 mit der Richtung (Z-Achsenrichtung) zusammen, in der die Bodenwand 31 und die obere Wand 33 einander zugewandt sind. Es wird darauf hingewiesen, dass das QCL-Element 2 eine Vielzahl von aktiven Schichten mit unterschiedlichen Zentralwellenlängen und ein Paar von Bekleidungsschichten umfassen kann. Auch in diesem Fall kann das QCL-Element 2, wie oben beschrieben, breitbandiges Licht emittieren. Die erste Stirnfläche 2a ist mit einer reflexionsarmen Beschichtung versehen, und die zweite Stirnfläche 2b ist mit einer reflexionsfreien Beschichtung versehen.
  • Die Linsen 6A und 6B sind asphärische Linsen, beispielsweise aus ZnSe. Die Oberflächen der Linsen 6A und 6B sind mit einer Antireflexionsbeschichtung versehen.
  • Die Linse 6A ist auf der Seite des QCL-Elements 2 angeordnet, die der Seite gegenüberliegt, auf der sich das MEMS-Beugungsgitter 51 (Beugungsgittereinheit 5) befindet. Mit anderen Worten ist die Linse 6A an einer Position angeordnet, die der ersten Stirnfläche 2a des QCL-Elements 2 gegenüberliegt. Die Linse 6A lässt das von dem QCL-Element 2 ausgehende Licht (das von der ersten Stirnfläche 2a ausgehende Licht) hindurch. Die Linse 6A kollimiert das von der ersten Stirnfläche 2a emittierte Licht. Das von der Linse 6A kollimierte Licht tritt durch das Lichtaustrittsfenster 32a der Baugruppe 3 und wird als Ausgangslicht (Laserlicht L) nach außen abgegeben.
  • Die Linse 6B ist zwischen dem QCL-Element 2 und dem MEMS-Beugungsgitter 51 (Beugungsgittereinheit 5) angeordnet. Das heißt, die Linse 6B ist an einer Position angeordnet, die der zweiten Stirnfläche 2b des QCL-Elements 2 gegenüberliegt. Die Linse 6B lässt das von dem QCL-Element 2 ausgehende Licht (das von der zweiten Stirnfläche 2b ausgehende Licht) und das vom MEMS-Beugungsgitter 51 zurückkehrende Licht zu dem QCL-Element 2 hindurch. Die Linse 6B kollimiert das von der zweiten Stirnfläche 2b emittierte Licht auf das MEMS-Beugungsgitter 51.
  • Jeder der Linsenhalter 7A und 7B hat eine im Wesentlichen rechteckige, parallelepipedische Außenform. Die Linsen 6A und 6B sind an den Linsenhaltern 7A und 7B durch Kunstharzklebstoff oder dergleichen befestigt. Die Oberflächen der Linsenhalter 7A und 7B sind durch eine Schwärzung, beispielsweise durch eine Alumitbehandlung oder ähnliches, behandelt.
  • Die Beugungsgittereinheit 5 umfasst ein MEMS-Beugungsgitter 51 (bewegliches Beugungsgitter), einen Magneten 52 und ein Joch 53. Das MEMS-Beugungsgitter 51 ist im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet. Der Magnet 52 ist auf der gegenüberliegenden Seite des QCL-Elements 2 in Bezug auf das MEMS-Beugungsgitter 51 angeordnet. Das MEMS-Beugungsgitter 51 ist an dem Joch 53 befestigt, und der Magnet 52 ist in dem Joch 53 aufgenommen. Somit sind das MEMS-Beugungsgitter 51, der Magnet 52 und das Joch 53 zu einer Einheit integriert.
  • Das durch die Linse 6B kollimierte Licht tritt in das MEMS-Beugungsgitter 51 der Beugungsgittereinheit 5 ein. Das MEMS-Beugungsgitter 51 beugt und reflektiert das einfallende Licht, wodurch Licht einer bestimmten Wellenlänge in dem einfallenden Licht über die Linse 6B zu der zweiten Stirnfläche 2b des QCL-Elements 2 zurückgeführt wird. Das MEMS-Beugungsgitter 51 bildet einen externen Resonator für das QCL-Element 2. Bei dieser Ausführungsform bilden das MEMS-Beugungsgitter 51 und die erste Stirnfläche 2a einen externen Resonator vom Littrow-Typ. Infolgedessen kann das Lasermodul 1 das Licht einer bestimmten Wellenlänge verstärken und das verstärkte Licht nach außen abgeben.
  • Bei dem MEMS-Beugungsgitter 51 kann die Richtung eines Beugungsgitterabschnitts 64, der einfallendes Licht beugt und reflektiert, mit hoher Geschwindigkeit geändert werden. Infolgedessen sind die Wellenlängen des Lichts, das von dem MEMS-Beugungsgitter 51 zu der zweiten Stirnfläche 2b des QCL-Elements 2 zurückkehrt, variabel und somit die Wellenlängen des Ausgangslichts (Laserlicht L) des Lasermoduls 1 variabel. Durch Ändern der Wellenlängen des Laserlichts L ist es beispielsweise möglich, ein Wellenlängen-Sweeping innerhalb des Bereichs des Verstärkungsbandes des QCL-Elements 2 auszuführen.
  • Wie in 6 gezeigt, umfasst das MEMS-Beugungsgitter 51 einen Halteabschnitt 61, ein Paar Verbindungsteile 62, einen beweglichen Abschnitt 63, einen Beugungsgitterabschnitt 64 und ein Paar Spulen 65 und 66. Das MEMS-Beugungsgitter 51 ist als MEMS-Vorrichtung konfiguriert, die den beweglichen Abschnitt 63 um die Achse A oszillieren lässt. Das MEMS-Beugungsgitter 51 ist durch die Bearbeitung eines Halbleitersubstrats unter Verwendung der MEMS-Technologie (Strukturieren, Ätzen oder ähnliches) ausgebildet.
  • Der Halteabschnitt 61 ist ein flacher, plattenförmiger Rahmenkörper, der in der Draufsicht eine rechteckige Form hat. Der Halteabschnitt 61 hält den beweglichen Abschnitt 63 über das Paar der Verbindungsteile 62. Jeder Verbindungsteil 62 ist ein flaches, plattenförmiges Element, das in der Draufsicht eine rechteckige Stabform hat und sich gerade entlang der Achse A erstreckt. Jeder Verbindungsteil 62 verbindet den beweglichen Abschnitt 63 mit dem Halteabschnitt 61 auf der Achse A, so dass der bewegliche Abschnitt 63 um die Achse A schwenkbar ist.
  • Der bewegliche Abschnitt 63 befindet sich innerhalb des Halteabschnitts 61. Der bewegliche Abschnitt 63 ist wie oben beschrieben um die Achse A schwenkbar. Der bewegliche Abschnitt 63 ist ein flaches, plattenförmiges Element, das in der Draufsicht eine im Wesentlichen rechteckige Form hat. In der vorliegenden Ausführungsform sind die vier Ecken des beweglichen Abschnitts 63 beispielsweise R-förmig abgeschrägt. Das heißt, die vier Ecken des beweglichen Abschnitts 63 sind in der Draufsicht bogenförmig gekrümmt. Dadurch kann das Trägheitsmoment des beweglichen Abschnitts 63 verringert und die Schwenkgeschwindigkeit des beweglichen Abschnitts 63 erhöht werden. In diesem Beispiel ist der bewegliche Abschnitt 63 in einer im Wesentlichen rechteckigen Form ausgebildet, in der die lange Seite des beweglichen Abschnitts 63 parallel zu der ersten Richtung D1 (Richtung senkrecht zu der Achse A) ist, wobei eine Länge des beweglichen Abschnitts 63 in der ersten Richtung D1 länger ist als eine Länge des beweglichen Abschnitts 63 in der zweiten Richtung D2 (Richtung parallel zu der Achse A). Beispielsweise beträgt die Länge des Halteabschnitts 61 in der ersten Richtung D1 etwa 6 bis 7 mm und die Länge des Halteabschnitts 61 in der zweiten Richtung D2 etwa 6 mm. Die Länge des beweglichen Abschnitts 63 in der ersten Richtung D1 beträgt etwa 4 mm, die Länge des beweglichen Abschnitts 63 in der zweiten Richtung D2 beträgt etwa 3 mm, und die Dicke des beweglichen Abschnitts 63 beträgt etwa 30 µm. Der Halteabschnitt 61, der Verbindungsteil 62 und der bewegliche Abschnitt 63 sind integral ausgebildet, indem sie zum Beispiel in einem SOI-Substrat (SOI - Silizium auf Isolator) aufgebaut sind.
  • Ein Beugungsgitterabschnitt 64 ist auf einer Oberfläche des beweglichen Abschnitts 63 auf einer Seite vorgesehen, auf der das QCL-Element 2 angeordnet ist. Der Beugungsgitterabschnitt 64 hat eine Vielzahl von Gitterrillen (nicht dargestellt) und beugt und reflektiert das von dem QCL-Element 2 emittierte Licht. Der Beugungsgitterabschnitt 64 umfasst beispielsweise eine Harzschicht, die auf der Oberfläche des beweglichen Abschnitts 63 vorgesehen und mit einem Beugungsgittermuster ausgebildet ist, und eine Metallschicht, die über der Oberfläche der Harzschicht entlang des Beugungsgittermusters vorgesehen ist. Alternativ kann der Beugungsgitterabschnitt 64 nur aus einer Metallschicht ausgebildet sein, die auf dem beweglichen Abschnitt 63 vorgesehen und mit einem Beugungsgittermuster ausgebildet ist. Als Beugungsgittermuster kann beispielsweise ein Blaze-Gitter mit sägezahnförmigem Querschnitt, ein binäres Gitter mit rechteckigem Querschnitt, ein holografisches Gitter mit sinusförmigem Querschnitt oder ähnliches verwendet werden. Das Beugungsgittermuster ist in der Harzschicht beispielsweise durch Nanoimprint-Lithographie ausgebildet. Bei der Metallschicht handelt es sich beispielsweise um einen metallischen Reflexionsfilm aus Gold, der durch Aufdampfen hergestellt ist.
  • Jede der Spulen 65 und 66 besteht aus einem Metallmaterial wie Kupfer und weist eine Damaszenerstruktur auf, die in eine in der Oberfläche des beweglichen Abschnitts 63 ausgebildete Nut eingebettet ist. In einer Draufsicht ist die Spule 65 auf einer Seite (Oberseite in 6) in Bezug auf die Achse A angeordnet und die Spule 66 auf der anderen Seite (Unterseite in 6) in Bezug auf die Achse A angeordnet. Jede der Spulen 65 und 66 ist eine Ansteuerspule, durch die ein Strom zum Ansteuern des MEMS-Beugungsgitters 51 (d.h. zum Schwenken des beweglichen Abschnitts 63) fließt.
  • Jede der Spulen 65 und 66 ist in der Draufsicht mehrfach spiralförmig gewickelt. Ein äußeres Ende der Spule 65 ist über eine Verdrahtung 72 elektrisch mit einer Elektrodenfläche 71 verbunden, die auf dem Halteabschnitt 61 vorgesehen ist. Die Verdrahtung 72 erstreckt sich über den Halteabschnitt 61, den einen Verbindungsteil 62 und den beweglichen Abschnitt 63. Ein äußeres Ende der Spule 66 ist über eine Verdrahtung 74 elektrisch mit einem Elektroden-Kontaktfleck 73 verbunden, der auf dem Halteabschnitt 61 vorgesehen ist. Die Verdrahtung 74 erstreckt sich über den Halteabschnitt 61, den anderen Verbindungsteil 62 und den beweglichen Abschnitt 63. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Erfassungsspule (erste Spule) (nicht dargestellt) auf der Oberfläche des beweglichen Abschnitts 63 zusammen mit den Spulen 65 und 66 vorgesehen. Daher ist zusätzlich zu den Elektroden-Kontaktflecken 71 und 73, die elektrisch mit den Spulen 65 und 66 verbunden sind, der Halteabschnitt 61 mit Elektroden-Kontaktflecken 75 und 76 (erster Elektroden-Kontaktfleck) versehen, die elektrisch mit beiden Endabschnitten der Erfassungsspule über eine Verdrahtung (nicht dargestellt) verbunden sind (Verdrahtung ähnlich den Verdrahtungen 72 und 74), um den von der Erfassungsspule erfassten Strom nach außen abzuleiten.
  • Ein inneres Ende der Spule 65 ist elektrisch mit einem inneren Ende der Spule 66 verbunden. Da in diesem Beispiel die Spulen 65 und 66 integral miteinander ausgebildet sind, sind die inneren Endabschnitte der Spulen 65 und 66 elektrisch miteinander verbunden. Mit anderen Worten erstreckt sich in dem MEMS-Beugungsgitter 51 eine Spulenverdrahtung (Mehrschichtverdrahtung) so, dass sie in der Draufsicht achtförmig zurückgefaltet ist, womit ein Paar von Spulen 65 und 66 ausgebildet ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Spulen 65 und 66 getrennt voneinander ausgebildet sein können. In diesem Fall können der innere Endabschnitt der Spule 65 und der innere Endabschnitt der Spule 66 über eine Verdrahtung elektrisch miteinander verbunden sein.
  • Der Magnet 52 erzeugt ein Magnetfeld (Magnetkraft), das auf die Spulen 65 und 66 wirkt. Wie in 3 gezeigt, ist der Magnet 52 ein Neodym-Magnet (Dauermagnet), der eine im Wesentlichen rechteckige Parallelepipedform aufweist. Der Magnet 52 hat beispielsweise einen N-Pol auf einer Seite, auf der das MEMS-Beugungsgitter 51 angeordnet ist, und einen S-Pol auf einer dem MEMS-Beugungsgitter 51 gegenüberliegenden Seite.
  • Das Joch 53 verstärkt die Magnetkraft des Magneten 52 und bildet zusammen mit dem Magneten 52 einen Magnetkreis. Die Oberfläche des Jochs 53 ist beispielsweise durch Verzinkung geschwärzt. Wie in 3 dargestellt, hat das Joch 53 eine geneigte Fläche 53a. Die geneigte Fläche 53a ist in Bezug auf die zweite Stirnfläche 2b des QCL-Elements 2 geneigt. Da das MEMS-Beugungsgitter 51 auf der geneigten Fläche 53a befestigt ist, kann die Normale N des Beugungsgitterabschnitts 64 des MEMS-Beugungsgitters 51 in Bezug auf die zweite Stirnfläche 2b geneigt sein. In diesem Beispiel ist der Beugungsgitterabschnitt 64 so geneigt, dass er einer Seite (der Seite der oberen Wand 33) in Z-Achsenrichtung zugewandt ist, wobei jedoch der Beugungsgitterabschnitt 64 so geneigt sein kann, dass er der anderen Seite (der Seite der Bodenwand 31) in Z-Achsenrichtung zugewandt ist. Der Neigungswinkel der geneigten Fläche 53a (der Winkel in Bezug auf die zweite Stirnfläche 2b des QCL-Elements 2) ist in Übereinstimmung mit der Oszillationswellenlänge des QCL-Elements 2, der Anzahl der Gitterrillen in dem Beugungsgitterabschnitt 64, dem Blaze-Winkel und dergleichen eingestellt. Wenn beispielsweise die Oszillationswellenlänge ein 7-µm-Band ist und die Anzahl der Rillen 150 Rillen/mm beträgt, ist der Neigungswinkel der geneigten Fläche 53a auf etwa 60 Grad eingestellt.
  • Das Joch 53 ist, von der Y-Achse aus betrachtet, im Wesentlichen U-förmig (umgekehrte C-Form) ausgebildet und definiert einen Anordnungsraum SP, der in der geneigten Fläche 53a geöffnet ist. Der Magnet 52 ist in dem Anordnungsraum SP angeordnet, wobei der Magnet 52 in dem Joch 53 aufgenommen ist. Das Joch 53 umgibt den Magneten 52 in Y-Achsenrichtung betrachtet. Das MEMS-Beugungsgitter 51 ist an der geneigten Fläche 53a an dem Rand des Halteabschnitts 61 so befestigt, dass es die Öffnung des Anordnungsraums SP abdeckt.
  • Wenn bei dem MEMS-Beugungsgitter 51 ein Strom durch die Spulen 65 und 66 fließt, wird in den Elektronen, die in den Spulen 65 und 66 fließen, durch ein Magnetfeld, das durch den Magneten 52 und das Joch 53 ausgebildet ist, eine Lorentzkraft in einer vorbestimmten Richtung erzeugt. Infolgedessen erhält die Spule 65 eine Kraft in einer vorbestimmten Richtung. Daher kann der bewegliche Abschnitt 63 (Beugungsgitterabschnitt 64) um die Achse A geschwenkt werden, indem die Richtung oder Größe des durch die Spule 65 fließenden Stroms gesteuert wird. Darüber hinaus kann der bewegliche Abschnitt 63 mit hoher Geschwindigkeit in dem Resonanzfrequenzpegel (beispielsweise bei Frequenzen gleich oder höher als 1 kHz) geschwenkt werden, indem ein Strom mit Frequenzen, die den Resonanzfrequenzen des beweglichen Abschnitts 63 entsprechen, durch die Spulen 65 und 66 fließt. Auf diese Weise fungieren die Spulen 65 und 66, der Magnet 52 und das Joch 53 als Betätigungseinheit, die den beweglichen Abschnitt 63 schwenkt.
  • Als nächstes wird eine elektrische Verbindungskonfiguration zwischen dem QCL-Element 2 und dem Elektrodenanschluss 10a unter Bezugnahme auf 2 und 7 beschrieben. Wie in 2 und 7 dargestellt, sind der Elektrodenanschluss 10a und das QCL-Element 2 (in der vorliegenden Ausführungsform jeweils die Kathode und die Anode des QCL-Elements 2) über einen Draht W elektrisch miteinander verbunden. Der Draht W ist beispielsweise durch Drahtbonden ausgebildet. Ein Endabschnitt des Drahtes W auf der Seite des QCL-Elements 2 (d.h. einer Seite, auf der das QCL-Element 2 angeordnet ist) ist an einer Position zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B angeordnet, wenn dies aus einer Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform eine Richtung parallel zu einer Ebene senkrecht zu der X-Achsenrichtung, beispielsweise die Y-Achsenrichtung und die Z-Achsenrichtung) senkrecht zu einer zugewandten Richtung (in der vorliegenden Ausführungsform die X-Achsenrichtung) betrachtet wird, in der der Linsenhalter 7A und der Linsenhalter 7B einander zugewandt sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist beispielsweise der Endabschnitt des Drahtes W auf der Seite des QCL-Elements 2 mit dem QCL-Element 2 oder dem Submount 8 verbunden. Der Draht W ist mit dem Elektrodenanschluss 10a an einer Position zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B verbunden, wenn man dies aus der Richtung senkrecht zu der zugewandten Richtung betrachtet. Mit anderen Worten ist der Draht W mit dem Elektrodenanschluss 10a an einer Position verbunden, die den Linsenhalter 7A oder den Linsenhalter 7B nicht überlappt, wenn man dies aus einer Richtung senkrecht zu der zugewandten Richtung betrachtet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die beiden Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 an Positionen vorgesehen, die den Linsenhalter 7A oder den Linsenhalter 7B nicht überlappen, wenn man dies aus einer Richtung senkrecht zu der zugewandten Richtung betrachtet. Durch die Verwendung der beiden Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 wird die oben beschriebene Anordnungskonfiguration realisiert. Die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 sind die zweiten und dritten Elektrodenanschlüsse 10a, die von der Seite des Lichtaustrittsfensters 32a in der hervorragenden Wand 34 auf einer Seite gezählt werden, auf der der Elektroden-Kontaktfleck 11 in Bezug auf das QCL-Element 2 vorgesehen ist.
  • Der Elektrodenanschluss 10a1 ist elektrisch mit der Kathode des QCL-Elements 2 (in der vorliegenden Ausführungsform die Oberseite des QCL-Elements 2) verbunden. Der Elektrodenanschluss 10a1 ist über den Elektroden-Kontaktfleck 11a mit der Oberseite des QCL-Elements 2 verbunden. Genauer gesagt ist der Elektrodenanschluss 10a1 über eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähten W1 (erste Drähte) mit dem Elektroden-Kontaktfleck 11a verbunden. Der Elektroden-Kontaktfleck 11a ist über eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähten W2 (zweite Drähte) mit der Oberseite des QCL-Elements 2 verbunden. Die Anzahl der Drähte W1 und W2 kann jeweils eins sein, wobei es jedoch durch die Verwendung einer Vielzahl von Drähten W1 und einer Vielzahl von Drähten W2 möglich ist, eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenanschluss 10a1 und der Kathode des QCL-Elements 2 (der Oberseite des QCL-Elements 2) herzustellen. Zudem kann, wie in 7 gezeigt, durch Anordnen einer Vielzahl von Drähten W2 im Wesentlichen gleichmäßig entlang der optischen Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) auf der Oberseite (Mesa-Oberfläche) des QCL-Elements 2 die in das QCL-Element 2 injizierte Strommenge im Wesentlichen gleichmäßig entlang der optischen Achsenrichtung gestaltet werden, so dass der Betrieb des QCL-Elements 2 stabilisiert werden kann.
  • Der Elektrodenanschluss 10a2 ist elektrisch mit der Anode (in der vorliegenden Ausführungsform dem Submount 8) des QCL-Elements 2 verbunden. Der Elektrodenanschluss 10a2 ist über den Elektroden-Kontaktfleck 11b mit dem Submount 8 verbunden. Genauer gesagt ist der Elektrodenanschluss 10a2 über mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähte W3 (erste Drähte) mit dem Elektroden-Kontaktfleck 11b verbunden. Der Elektroden-Kontaktfleck 11b ist über eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähten W4 (zweite Drähte) mit dem Submount 8 verbunden. Die Anzahl der Drähte W3 und W4 kann jeweils eins sein, wobei es jedoch durch die Verwendung einer Vielzahl von Drähten W3 und W4 möglich ist, eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen dem Elektrodenanschluss 10a2 und der Anode (Submount 8) des QCL-Elements 2 herzustellen.
  • Wie oben beschrieben, ist das Lasermodul 1 so beschaffen, dass der gesamte Draht W (Drähte W1 bis W4) für die elektrische Verbindung des Elektrodenanschlusses 10a und des QCL-Elements 2 (Anode oder Kathode) durch den Raum zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B verläuft, wenn dies aus der Richtung (Y-Achsenrichtung, Z-Achsenrichtung oder dergleichen) senkrecht zu der zugewandten Richtung (X-Achsenrichtung) betrachtet wird.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Temperatursensor 9 zudem mit dem Elektrodenanschluss 10a über einen Draht W5 elektrisch verbunden. Genauer gesagt, umfasst der Draht W5 einen Draht W5a, der mit dem Temperatursensor 9 verbunden ist, und einen Draht W5b, der mit dem Anbringungselement 4 verbunden ist. Die Drähte W5a und W5b sind mit dem Elektrodenanschluss 10a verbunden, der sich an der zweiten und dritten Position befindet, gezählt von der Seite des Lichtaustrittsfensters 32a in der hervorragenden Wand 34 auf einer Seite, an der der Temperatursensor 9 in Bezug auf das QCL-Element 2 vorgesehen ist (d.h. der Elektrodenanschluss 10a, der an einer Position angeordnet ist, die den Linsenhalter 7A oder den Linsenhalter 7B nicht überlappt, wenn dies aus der Richtung senkrecht zu der zugewandten Richtung betrachtet wird). Dementsprechend sind die Drähte W5a und W5b, die den Temperatursensor 9 und den Elektrodenanschluss 10a elektrisch verbinden, auch derart eingerichtet, dass sie durch den Raum zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B verlaufen, wenn dies aus der Richtung (der Y-Achsenrichtung, der Z-Achsenrichtung oder dergleichen) senkrecht zu der zugewandten Richtung (der X-Achsenrichtung) betrachtet wird.
  • Als nächstes wird eine elektrische Verbindungskonfiguration zwischen dem Elektrodenanschluss 10a und dem MEMS-Beugungsgitter 51 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Wie oben beschrieben, hat das MEMS-Beugungsgitter 51 zwei Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73, die elektrisch mit den Spulen 65 und 66 verbunden sind. Wie in 2 und 6 gezeigt, ist insbesondere jeder der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 an einer Ecke des Halteabschnitts 61 auf der Seite der oberen Wand 33 (d.h. einer Seite, an der die obere Wand 33 angeordnet ist) vorgesehen (die obere linke Ecke, wenn das MEMS-Beugungsgitter 51 von vorne betrachtet wird). Jeder der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 ist mit einem entsprechenden Elektrodenanschluss 10a (Elektrodenanschluss 10a3 oder 10a4) über einen entsprechenden Draht W (Draht W6 oder W7) verbunden. Die Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4 sind die dritten und zweiten Elektrodenanschlüsse 10a, gezählt von einer Seite, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das Lichtaustrittsfenster 32a in der hervorragenden Wand 34 auf der Seite vorgesehen ist, auf der der Elektroden-Kontaktfleck 11 in Bezug auf das QCL-Element 2 vorgesehen ist.
  • Der Elektrodenanschluss 10a3 ist über eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform zwei) Drähten W6 mit dem Elektroden-Kontaktfleck 71 verbunden. Der Elektrodenanschluss 10a4 ist über eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform zwei) Drähten W7 mit dem Elektroden-Kontaktfleck 73 verbunden. Die Anzahl der Drähte W6 und W7 kann jeweils eins sein, wobei es jedoch durch die Verwendung einer Vielzahl von Drähten W6 und einer Vielzahl von Drähten W7 möglich ist, eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen jedem der Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4 und jedem der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 herzustellen.
  • Die Höhenpositionen der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 in Bezug auf die Bodenwand 31 sind gleich oder höher als die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4 in Bezug auf die Bodenwand 31. Das heißt, die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 treten nicht in die tiefe Seite (d.h. eine Seite, an der die Bodenwand 31 angeordnet ist) der Baugruppe 3 in Bezug auf die entsprechenden Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4 ein. Wenn die Drähte W6 und W7 durch Drahtbonden verbunden sind, ist es daher nicht notwendig, Kapillaren einer Drahtbondvorrichtung in die tiefe Seite der Baugruppe 3 einzuführen. Dementsprechend ist es möglich, den Kontakt der Kapillaren mit einem weiteren Element (beispielsweise einem Linsenhalter 7B oder dergleichen) in der Baugruppe 3 und eine Beschädigung des Elements aufgrund des Kontakts zu unterbinden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform haben die Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76, die auf der gegenüberliegenden Seite der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 in Y-Achsenrichtung vorgesehen sind, zudem dieselbe elektrische Verbindungskonfiguration wie die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73. Das heißt, die Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76 sind an der anderen Ecke des Halteabschnitts 61 auf der Seite der oberen Wand 33 vorgesehen (die obere rechte Ecke, wenn das MEMS-Beugungsgitter 51 von vorne betrachtet wird). Jeder der Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76 ist mit einem entsprechenden Elektrodenanschluss 10a (Elektrodenanschluss 10a5 oder 10a6) über einen entsprechenden Draht W (Draht W8 oder W9) verbunden. Die Elektrodenanschlüsse 10a5 und 10a6 sind die zweiten und dritten Elektrodenanschlüsse 10a, die von einer Seite aus gezählt werden, die der Seite gegenüberliegt, auf der das Lichtaustrittsfenster 32a in der hervorragenden Wand 34 auf der Seite vorgesehen ist, auf der der Temperatursensor 9 in Bezug auf das QCL-Element 2 vorgesehen ist. Die Höhenpositionen der Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76 in Bezug auf die Bodenwand 31 sind gleich oder höher als die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a5 und 10a6 in Bezug auf die Bodenwand 31. Der Elektrodenanschluss 10a5 ist über mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform zwei) Drähte W8 mit dem Elektroden-Kontaktfleck 75 verbunden. Der Elektrodenanschluss 10a6 ist über eine Vielzahl von (in der vorliegenden Ausführungsform zwei) Drähten W8 mit dem Elektroden-Kontaktfleck verbunden. Die Anzahl der Drähte W8 und W9 kann jeweils eins sein, wobei es jedoch durch die Verwendung einer Vielzahl von Drähten W8 und einer Vielzahl von Drähten W9 möglich ist, eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen jedem der Elektrodenanschlüsse 10a5 und 10a6 und jedem der Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76 herzustellen.
  • Als nächstes wird die Anordnungskonfiguration des Linsenhalters 7B unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. Der Abstand d (siehe 4) zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a auf der Seite der oberen Wand (d.h. der Oberfläche auf der Seite, auf der die obere Wand 33 angeordnet ist) des Linsenhalters 7B ist kleiner als die Dicke t (siehe 3) des Linsenhalters 7B entlang der Richtung der optischen Achse (X-Achsenrichtung) der Linse 6B. Der Abstand d beträgt beispielsweise etwa 0,64 mm. Die Dicke t beträgt beispielsweise etwa 2,5 mm. Darüber hinaus befindet sich die Oberfläche 7a des Linsenhalters 7B an einer höheren Position als die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2, mit denen die Drähte W1 und W3 verbunden sind (eine Position näher an der oberen Wand 33).
  • Als nächstes wird ein Verfahren für die Herstellung des Lasermoduls 1 beschrieben. Zunächst werden das QCL-Element 2 und das MEMS-Beugungsgitter 51 (Beugungsgittereinheit 5) in der Baugruppe 3 angeordnet (erster Schritt). In der vorliegenden Ausführungsform wird die folgende Verarbeitung ausgeführt. Das QCL-Element 2 wird mit dem Submount 8 beispielsweise mit einem AuSn-basierten Lötmaterial verlötet. Anschließend wird der Submount 8, auf dem das QCL-Element 2 angebracht ist, mit der Oberseite 42a des zweiten Anbringungsabschnitts 42 des Anbringungselements 4 beispielsweise mit einem Lötmittel auf AuSn-Basis verbunden. Der Temperatursensor 9 und der Elektroden-Kontaktfleck 11 werden mit der Oberseite 42a des Anbringungselements 4 beispielsweise mit einem Harzkleber oder ähnlichem verbunden. Darüber hinaus wird die zuvor zusammengesetzte Beugungsgittereinheit 5 an dem vierten Anbringungsabschnitt 44 unter Verwendung eines Harzklebstoffs oder ähnlichem in einem Zustand befestigt, in dem ein Abschnitt des Jochs 53 in dem Plazierungsloch 44b des vierten Anbringungsabschnitts 44 des Anbringungselements 4 angeordnet ist. Dadurch wird das Anbringungselement 4 in einen Zustand versetzt, in dem die jeweiligen Elemente außer den Linsenhaltern 7A und 7B angebracht sind. Der erste Schritt wird abgeschlossen, indem das Anbringungselement 4 in einem solchen Zustand an der Bodenwand 31 der Baugruppe 3 befestigt wird, in dem die obere Wand 33 nicht angebracht ist. Das Anbringungselement 4 kann zunächst an der Bodenwand 31 in einem Zustand befestigt werden, in dem die oben beschriebenen Elemente nicht angebracht sind. In diesem Fall wird jedes der oben beschriebenen Elemente durch die Öffnung der Seitenwand 32 auf der Seite der oberen Wand 33 an dem an der Bodenwand 31 befestigten Anbringungselement 4 angebracht.
  • Anschließend wird das Drahtbonden ausgeführt, um Drähte W1 bis W4 auszubilden, die das in der Baugruppe 3 angeordnete QCL-Element 2 (Anode und Kathode) mit den Elektrodenanschlüssen 10a1 und 10a2 elektrisch verbinden (zweiter Schritt). Da in der vorliegenden Ausführungsform das QCL-Element 2 und die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 über die Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b elektrisch miteinander verbunden sind, wird die folgende Verarbeitung als Beispiel ausgeführt. Zunächst werden durch Drahtbonden mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähte W2 von der Oberseite des QCL-Elements 2 (Kathode des QCL-Elements 2) zu dem Elektroden-Kontaktfleck 11a und mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähte W4 von dem Submount 8 (Anode des QCL-Elements 2) zu dem Elektroden-Kontaktfleck 11b ausgebildet. Anschließend werden mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähte W1 von dem Elektroden-Kontaktfleck 11a zu dem Elektrodenanschluss 10a1 und mehrere (in der vorliegenden Ausführungsform sechs) Drähte W3 von dem Elektroden-Kontaktfleck 11b zu dem Elektrodenanschluss 10a2 ausgebildet. Hier wird der Endabschnitt des Drahtes W auf der Seite des QCL-Elements 2 (in der vorliegenden Ausführungsform der Endabschnitt, der mit der Oberseite des QCL-Elements 2 bei dem Draht W2 verbunden ist, und der Endabschnitt, der mit dem Submount 8 bei dem Draht W4 verbunden ist) zwischen der Position, an der der Linsenhalter 7A angeordnet werden soll, und der Position, an der der Linsenhalter 7B angeordnet werden soll, wenn man dies aus der Richtung senkrecht zu der X-Achsenrichtung (der Y-Achsenrichtung, der Z-Achsenrichtung und dergleichen) betrachtet, angeordnet. Darüber hinaus werden die Drähte W1 und W3 und die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 an einer Position zwischen einer Position, an der der Linsenhalter 7A angeordnet werden soll, und einer Position, an der der Linsenhalter 7B angeordnet werden soll, wenn man dies aus einer Richtung (der Y-Achsenrichtung, der Z-Achsenrichtung oder dergleichen) senkrecht zu der X-Achsenrichtung betrachtet, miteinander verbunden.
  • In dem zweiten Schritt werden die Drähte W5a und W5b, die den Temperatursensor 9 und den Elektrodenanschluss 10a elektrisch verbinden, ebenfalls durch Drahtbonden ausgebildet. Zudem werden die Drähte W6 bis W9, die die Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76 des MEMS-Beugungsgitters 51 und die Elektrodenanschlüsse 10a3 bis 10a6 elektrisch verbinden, ebenfalls durch Drahtbonden ausgebildet. Wie oben beschrieben, ist die Höhenposition jedes Elektroden-Kontaktflecks 71, 73, 75 und 76 gleich oder höher als die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a3 bis 10a6. Dementsprechend ist im Vergleich zu einem Fall, bei dem die Höhenposition jedes Elektroden-Kontaktflecks 71, 73, 75 und 76 niedriger ist als die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a3 bis 10a6 (d.h. ein Fall, in dem jeder Elektroden-Kontaktfleck 71, 73, 75 und 76 auf der tiefen Seite (Bodenwand 31) der Baugruppe 3 positioniert ist), die Verarbeitbarkeit des Drahtbondens an jedem Elektroden-Kontaktfleck 71, 73, 75 und 76 erheblich verbessert. Durch Ausführen des zweiten Schritts, wie in 8 dargestellt, wird ein Zwischenzustand 1A erreicht, in dem andere Elemente als die Linsenhalter 7A und 7B in der Baugruppe 3 angeordnet werden, bevor die obere Wand 33 angebracht wird.
  • Anschließend werden der Linsenhalter 7A, in dem die Linse 6A gehalten ist, und der Linsenhalter 7B, in dem die Linse 6B gehalten ist, in der Baugruppe 3 angeordnet (dritter Schritt). In der vorliegenden Ausführungsform wird der Linsenhalter 7A mit der Oberseite 41a des ersten Anbringungsabschnitts 41 des Anbringungselements 4 über den Harzkleber B verbunden. Außerdem wird der Linsenhalter 7B mit der Oberseite 43a des dritten Anbringungsabschnitts 43 des Anbringungselements 4 über den Harzkleber B verbunden.
  • In dem dritten Schritt werden die Linsenhalter 7A und 7B in der Baugruppe 3 befestigt, indem die Linsen 6A und 6B in einem Zustand ausgerichtet werden, in dem eine Ansteuerspannung an das QCL-Element 2 über die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 und die Drähte W1 bis W4 angelegt wird, um eine Laseroszillation zu bewirken. Das heißt, die Positionierung der Linsenhalter 7A und 7B erfolgt so, dass die optischen Achsen der Linsen 6A und 6B mit den optischen Achsen des ausgehenden Lichts des QCL-Elements 2 in einem Zustand übereinstimmen, in dem eine Laseroszillation ausgeführt wird.
  • Nach Abschluss des dritten Schritts wird die obere Wand 33 mit dem oberen Endabschnitt der Seitenwand 32 durch Nahtschweißen oder dergleichen verbunden, wodurch das in 1 dargestellte Lasermodul 1 entsteht.
  • [Wirkungen]
  • Bei dem oben beschriebenen Lasermodul 1 sind die Linsenhalter 7A und 7B auf beiden Seiten des QCL-Elements 2 angeordnet. Darüber hinaus ist der Elektrodenanschluss 10a, der entlang der Innenwandfläche der Baugruppe 3 angeordnet ist, über einen Draht W elektrisch mit dem QCL-Element 2 verbunden (in der vorliegenden Ausführungsform sowohl mit der Anode als auch mit der Kathode des QCL-Elements 2). Hier ist der Endabschnitt des Drahtes W auf der Seite des QCL-Elements 2 an einer Position zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B angeordnet, wenn man dies aus einer Richtung (beispielsweise der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung) betrachtet, die senkrecht zu der zugewandten Richtung (der X-Achsenrichtung) ist, in der der Linsenhalter 7A und der Linsenhalter 7B einander zugewandt sind. Infolgedessen ist es, wie in 7 gezeigt, möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der wenigstens ein Abschnitt des Drahtes W (ein Abschnitt, der den Endabschnitt auf der Seite des QCL-Elements 2 einschließt) in dem Raum zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B von dem Elektrodenanschluss 10a zu dem QCL-Element 2 angeordnet ist (in der vorliegenden Ausführungsform jeweils die Oberseite des QCL-Elements 2 als die Kathode und der Submount 8 als die Anode). Dadurch ist es möglich, Störungen zwischen dem Draht W zu der Stromversorgung des QCL-Elements 2 und den Elementen in der Baugruppe 3 (insbesondere den Linsenhaltern 7A und 7B, die auf beiden Seiten des QCL-Elements 2 angeordnet sind) in geeigneter Weise zu unterbinden. Wie oben beschrieben, können die Zuverlässigkeit des Lasermoduls 1 und die Bearbeitbarkeit während des Zusammenbaus verbessert werden.
  • Der Draht W ist mit dem Elektrodenanschluss 10a an einer Position zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B verbunden, wenn man dies aus der Richtung (zum Beispiel der Y-Achsenrichtung, der Z-Achsenrichtung oder dergleichen) senkrecht zu der zugewandten Richtung (der X-Achsenrichtung) betrachtet. Dementsprechend ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der der gesamte Draht W in dem Raum zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B von dem Elektrodenanschluss 10a zu dem QCL-Element 2 angeordnet ist (in der Ausführungsform jeweils die Oberseite des QCL-Elements 2 als Kathode und der Submount 8 als Anode). Dementsprechend ist es möglich, Störungen zwischen dem Draht W und den Elementen (insbesondere den Linsenhaltern 7A und 7B) in der Baugruppe 3 besser zu unterbinden.
  • Die Höhenposition des Elektrodenanschlusses 10a in Bezug auf die Bodenwand 31 ist höher als die Höhenposition des QCL-Elements 2 in Bezug auf die Bodenwand 31. Gemäß der obigen Konfiguration ist es einfach, den Draht W mit einer moderaten Spannung vom QCL-Element 2 mit dem Elektrodenanschluss 10a zu verbinden. Infolgedessen kann das Durchhängen des Drahtes W in geeigneter Weise unterbunden werden und die Störung zwischen dem Draht W und den Elementen in der Baugruppe 3 in geeigneter Weise unterbunden werden. In der vorliegenden Ausführungsform sind das QCL-Element 2 und der Elektrodenanschluss 10a durch zwei Drähte (eine Kombination von Drähten W1 und W2 oder eine Kombination von Drähten W3 und W4) durch Umlegen des Elektroden-Kontaktflecks 11 verbunden. Der oben beschriebene Effekt kann erreicht werden, indem der Elektroden-Kontaktfleck 11 in einer Zwischenhöhenposition zwischen dem QCL-Element 2 und dem Elektrodenanschluss 10a angeordnet wird, wie später beschrieben. Darüber hinaus wird der oben beschriebene Effekt natürlich auch dann erzielt, wenn das QCL-Element 2 und der Elektrodenanschluss 10a direkt durch einen Draht miteinander verbunden sind, ohne dass der Elektroden-Kontaktfleck 11 umgelegt wird.
  • In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Draht W einen Draht W1, der den Elektrodenanschluss 10a1 und den Elektroden-Kontaktfleck 11a verbindet, und einen Draht W2, der den Elektroden-Kontaktfleck 11a und das QCL-Element verbindet (die Oberseite des QCL-Elements 2 dient als Kathode). In ähnlicher Weise umfasst der Draht W einen Draht W3, der den Elektrodenanschluss 10a2 und den Elektroden-Kontaktfleck 11b verbindet, und einen Draht W4, der den Elektroden-Kontaktfleck 11b und das QCL-Element (Submount 8 als Anode) verbindet. Gemäß der obigen Konfiguration können die Längen der jeweiligen Drähte W1 bis W4 im Vergleich zu einem Fall verkürzt werden, in dem die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 und das QCL-Element (die Oberseite des QCL-Elements 2 oder der Submount 8) direkt drahtverbunden sind. Dementsprechend ist es möglich, eine Lockerung der Drähte W1 bis W4 zu unterbinden und die Störung zwischen den Drähten W1 bis W4 und den Elementen in der Baugruppe 3 in geeigneter Weise zu unterbinden.
  • Die Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b sind an Positionen zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B vorgesehen, wenn man dies aus der Richtung (zum Beispiel der Y-Achsenrichtung, der Z-Achsenrichtung und dergleichen) senkrecht zu der zugewandten Richtung (der X-Achsenrichtung) betrachtet. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der die Gesamtheit der Drähte W1 bis W4 durch den Raum zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B verläuft, wobei es möglich ist, die Längen der Drähte W1 bis W4 zu verkürzen, indem die Wege von den Elektrodenanschlüssen 10a1 und 10a2 zu dem QCL-Element (die Oberseite des QCL-Elements 2 oder der Submount 8) über die Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b verkürzt werden. Dadurch ist es möglich, Störungen zwischen den Drähten W1 bis W4 und den Elementen in der Baugruppe 3 in geeigneter Weise zu unterbinden.
  • Die Höhenpositionen der Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b in Bezug auf die Bodenwand 31 sind niedriger als die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 in Bezug auf die Bodenwand 31 und höher als die Höhenposition des QCL-Elements 2 in Bezug auf die Bodenwand 31. Gemäß der obigen Konfiguration sind die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 auf der Seite der Baugruppe 3, der Elektroden-Kontaktflecke 11a und 11b und des QCL-Elements 2 so eingestellt, dass sie schrittweise abgesenkt sind. Dadurch ist es einfach, die Drähte W2 und W4 mit einer angemessenen Spannung von dem QCL-Element 2 mit den Elektroden-Kontaktflecken 11a und 11b zu verbinden, und ist es einfach, die Drähte W1 und W3 mit einer geeigneten Spannung von den Elektroden-Kontaktflecken 11a und 11b mit den Elektrodenanschlüssen 10a1 und 10a2 zu verbinden. Infolgedessen ist es möglich, ein Lösen der Drähte W1 bis W4 in geeigneter Weise zu unterbinden und Störungen zwischen den Drähten W1 bis W4 und den Elementen in der Baugruppe 3 zu unterbinden.
  • Bei dem Herstellungsverfahren (erster Schritt bis dritter Schritt) wird bei dem zweiten Schritt der Endabschnitt des Drahtes W auf der Seite des QCL-Elements 2 an einer Position zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B angeordnet, wenn man dies aus der Richtung (zum Beispiel der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung) betrachtet, die senkrecht zu der zugewandten Richtung (X-Achsenrichtung) ist, in der der Linsenhalter 7A und der Linsenhalter 7B einander zugewandt sind. Dementsprechend ist es möglich, eine Konfiguration zu realisieren, bei der wenigstens ein Abschnitt des Drahtes W (ein Abschnitt, der einen Endabschnitt auf der Seite des QCL-Elements 2 einschließt) in einem Raum zwischen dem Linsenhalter 7A und dem Linsenhalter 7B von den Elektrodenanschlüssen 10a1 und 10a2 zu dem QCL-Element 2 angeordnet ist (in der Ausführungsform jeweils die Oberseite des QCL-Elements 2 als Kathode und der Submount 8 als Anode). Wenn die Linsenhalter 7A und 7B in dem dritten Schritt angeordnet werden, ist es daher möglich, Störungen zwischen dem Draht W und den Linsenhaltern 7A und 7B in geeigneter Weise zu unterbinden. Wie oben beschrieben, können die Zuverlässigkeit des Lasermoduls 1 und die Verarbeitbarkeit bei dem Zusammenbau verbessert werden.
  • Bei dem dritten Schritt werden die Linsenhalter 7A und 7B in der Baugruppe 3 befestigt, indem die Linsen 6A und 6B in einem Zustand ausgerichtet werden, in dem eine Ansteuerspannung an das QCL-Element 2 über die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 und den Draht W angelegt wird, um eine Laseroszillation zu bewirken. Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren können die Linsenhalter 7A und 7B in geeigneter Weise in der Baugruppe 3 positioniert werden, indem die Ausrichtung in einem Zustand ausgeführt wird, in dem die Laseroszillation in dem dritten Schritt ausgeführt wird. Da das Drahtbonden so ausgeführt wird, dass sich der Draht W und die Linsenhalter 7A und 7B in dem zweiten Schritt nicht gegenseitig stören, ist es außerdem möglich, die Ausrichtung (d.h. die Einstellung der Positionen der Linsenhalter 7A und 7B) in dem dritten Schritt einfach auszuführen.
  • Bei dem Lasermodul 1 ist der Abstand d (siehe 4) zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a auf der Seite der oberen Wand 33 des Linsenhalters 7B kleiner als die Dicke t (siehe 3) des Linsenhalters 7B entlang der optischen Achsenrichtung (X-Achsenrichtung) der Linse 6B. Das heißt, in der Baugruppe 3 ist der Linsenhalter 7B so angeordnet, dass der Abstand d (Spalt) zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B kleiner ist als die Dicke t des Linsenhalters 7B. Dies hat zu der Folge, dass selbst dann, wenn Streulicht, das von der Linse 6B abweicht und sich unter dem von dem MEMS-Beugungsgitter 51 reflektierten Licht in Richtung der Seite der oberen Wand 33 bewegt, zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B eintritt, das Streulicht nicht leicht durch den Raum zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B hindurchgeht. Das heißt, es ist möglich, den Eintritt des Streulichts aus dem Raum S2 (siehe 3) auf einer Seite, auf der das MEMS-Beugungsgitter 51 in Bezug auf den Linsenhalter 7B angeordnet ist, in den Raum S1 (siehe 3) auf einer Seite, auf der das QCL-Element 2 in Bezug auf den Linsenhalter 7B angeordnet ist, wirksam zu unterbinden. Wie oben beschrieben, ist es möglich, die Vermischung der Streulichtkomponente mit dem von dem QCL-Element 2 nach außen abgestrahlten Laserlicht L zu unterbinden und die Laserqualität in geeigneter Weise zu sichern.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die obere Wand 33 und die Oberfläche 7a des Linsenhalters 7B vorzugsweise so angeordnet sind, dass sie einander zugewandt sind. Stärker bevorzugt sind die obere Wand 33 und die Oberfläche 7a des Linsenhalters 7B so angeordnet, dass sie einander parallel zugewandt sind. Wie in 4 gezeigt, ist die äußere Form der Linse 6B in der YZ-Ebene vorzugsweise kreisförmig und die äußere Form des Linsenhalters 7B rechteckig. Die Dicke t des Linsenhalters 7B ist die Gesamthöhe des Linsenhalters 7B in X-Achsenrichtung. Wenn die äußere Form des Linsenhalters 7B eine rechteckige Parallelepipedform ist, ist die Dicke t des Linsenhalters 7B eine Länge der Oberfläche 7a des Linsenhalters 7B entlang der X-Achsenrichtung. Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Dicke t des Linsenhalters 7B gleich oder größer ist als die Dicke der Linse 6B entlang der Richtung der optischen Achse (X-Achsenrichtung) unter dem Gesichtspunkt der Stabilisierung der Linse 6B. Darüber hinaus ist der Abstand d vorzugsweise gleich oder kleiner als die Dicke der Linse 6B.
  • Darüber hinaus kann es einen Fall geben, bei dem die obere Wand 33 und die Oberfläche 7a nicht parallel zueinander sind, wenn man dies von der X-Achsenrichtung aus betrachtet (zum Beispiel ist die Oberfläche 7a in Bezug auf die obere Wand 33 geneigt, wenn sie von der X-Achsenrichtung aus betrachtet wird), und der Abstand zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a an jeder Position entlang der Y-Achsenrichtung variiert. In diesem Fall kann ein statistischer Wert (zum Beispiel ein Minimum, ein Maximum oder ein Mittelwert) des Abstands (Abstand entlang der Z-Achsenrichtung) zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a an jeder Position entlang der Y-Achsenrichtung als der Abstand d zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a des oben beschriebenen Linsenhalters 7B festgelegt werden.
  • Darüber hinaus kann es einen Fall geben, bei dem die obere Wand 33 und die Oberfläche 7a nicht parallel zueinander sind, wenn man dies von der Y-Achsenrichtung aus betrachtet (zum Beispiel ist die Oberfläche 7a in Bezug auf die obere Wand 33 geneigt, wenn dies von der Y-Achsenrichtung aus betrachtet wird), und der Abstand zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a an jeder Position entlang der X-Achsenrichtung variiert. In diesem Fall kann ein statistischer Wert (beispielsweise ein Minimalwert, ein Maximalwert, ein Mittelwert oder dergleichen) des Abstands zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a an jeder Position entlang der X-Achsenrichtung als der Abstand d zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a des oben beschriebenen Linsenhalters 7B festgelegt werden.
  • Wenn die obere Wand 33 und die Oberfläche 7a nicht parallel zueinander sind, wenn man dies sowohl aus der X-Achsenrichtung als auch aus der Y-Achsenrichtung betrachtet, kann ein statistischer Wert (beispielsweise ein Minimum, ein Maximum oder ein Mittelwert) des Abstands zwischen jeder Position der Oberfläche 7a in der XY-Ebene und der oberen Wand 33 als der Abstand d zwischen der oberen Wand 33 und der Oberfläche 7a des Linsenhalters 7B verwendet werden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7A eine ähnliche Beziehung wie die oben beschriebene Beziehung zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B hergestellt wird.
  • Der Draht W (Drähte W1 und W3) ist mit den Elektrodenanschlüssen 10a1 und 10a2 in einem Bereich auf der Seite verbunden, auf der das QCL-Element 2 in Bezug auf den Linsenhalter 7B angeordnet ist, wenn dies aus der Richtung (zum Beispiel der Y-Achsenrichtung, der Z-Achsenrichtung oder dergleichen) senkrecht zu der Richtung der optischen Achse (der X-Achsenrichtung) betrachtet wird. Die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 sind an Positionen angeordnet, die näher an der oberen Wand 33 liegen als das QCL-Element 2. Die Oberfläche 7a auf der Seite der oberen Wand 33 des Linsenhalters 7B befindet sich an einer Position, die näher an der oberen Wand 33 liegt als die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2. Gemäß der obigen Konfiguration sind die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2 und der Draht W (in der vorliegenden Ausführungsform die Drähte W1 und W3) in dem Raum verbunden, der näher an dem QCL-Element 2 liegt als der Linsenhalter 7B, wenn man dies aus der Richtung (zum Beispiel der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung) senkrecht zu der Richtung der optischen Achse (X-Achsenrichtung) betrachtet. Somit kann die Oberfläche 7a des Linsenhalters 7B auf der Seite der oberen Wand 33 näher an der oberen Wand 33 liegen als die Elektrodenanschlüsse 10a1 und 10a2, wobei Störungen zwischen dem Draht W und dem Linsenhalter 7B unterbunden werden. Dementsprechend kann der Linsenhalter 7B so angeordnet werden, dass der Abstand d zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B so klein wie möglich ist. Infolgedessen ist es möglich, das im Raum S2 erzeugte Streulicht effektiver daran zu hindern, zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B hindurchzugehen und in den Raum S1 einzutreten.
  • Die Stapelrichtung der gestapelten Struktur einschließlich der aktiven Schicht und der Bekleidungsschicht in dem QCL-Element 2 fällt mit der Richtung (Z-Achsenrichtung) zusammen, in der die Bodenwand 31 und die obere Wand 33 einander zugewandt sind. In der oben beschriebenen Konfiguration ist die Strahlform des von den Stirnflächen (erste Stirnfläche 2a und zweite Stirnfläche 2b) des QCL-Elements 2 emittierten Lichts eine elliptische Form mit einer Hauptachse entlang der Stapelrichtung (Z-Achsenrichtung). Da sich in diesem Fall das von der Stirnfläche des QCL-Elements 2 emittierte Licht wahrscheinlich in vertikaler Richtung (Z-Achsenrichtung) ausbreitet, wird wahrscheinlich Streulicht erzeugt, das von dem MEMS-Beugungsgitter 51 reflektiert wird und auf die obere Wand 33 gerichtet ist. Andererseits wird das Streulicht durch die Positionsbeziehung zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B (die Beziehung zwischen dem Abstand d und der Dicke t) am Eintreten in den Raum S1 gehindert. Das heißt, durch die oben beschriebene Einstellung des Positionsverhältnisses zwischen der oberen Wand 33 und dem Linsenhalter 7B ist es möglich, das QCL-Element 2 so anzuordnen, dass die Stapelrichtung des QCL-Elements 2 mit der Z-Achsenrichtung zusammenfällt, während eine Abnahme der Laserqualität aufgrund des Streulichts in geeigneter Weise unterbunden wird.
  • Die Schwärzung wird an der Oberfläche des Linsenhalters 7B ausgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Oberfläche des Linsenhalters 7B durch Alumitbehandlung oder ähnliches geschwärzt. Gemäß der obigen Konfiguration wird ein Teil des Streulichts, das von dem MEMS-Beugungsgitter 51 reflektiert und von der Linse 6B abgelenkt wird, von der Oberfläche des Linsenhalters 7B absorbiert, die so bearbeitet ist, dass sie schwarz ist, so dass es möglich ist, das Streulicht effektiver vor dem Eintreten in den Raum S1 zu hindern. In der vorliegenden Ausführungsform ist, um die Wirkung der Verringerung von Streulicht zu verbessern, die Oberfläche des Jochs 53 durch Verzinken oder dergleichen ebenfalls geschwärzt.
  • Zudem ist die Höhenposition der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 des MEMS-Beugungsgitters 51 in Bezug auf die Bodenwand 31 gleich oder höher als die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4 in Bezug auf die Bodenwand 31 (siehe 2 und 3). Das heißt, in dem Lasermodul 1 sind die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 des MEMS-Beugungsgitters 51 in einer Höhenposition angeordnet, die gleich oder höher ist als die der Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4, die entlang der Seitenwand 32 (erste Seitenwand 321) der Baugruppe 3 in der Baugruppe 3 angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist von den beiden Elektroden-Kontaktflecken 71 und 73 der Elektroden-Kontaktfleck 73 auf der oberen Seite (Seite der oberen Wand 33) an einer Position angeordnet, die etwas höher ist als die Höhenposition der Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4, und der Elektroden-Kontaktfleck 71 auf der unteren Seite (Seite der Bodenwand 31) an einer Position angeordnet, die im Wesentlichen der Höhenposition der Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4 entspricht. Indem die Position der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 auf diese Weise festgelegt ist, wird im Vergleich zu einem Fall, in dem die Höhenpositionen der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 an einer Position angeordnet sind, die niedriger ist als die Höhenpositionen der Elektrodenanschlüsse 10a3 und 10a4 auf der Seite der Baugruppe 3 (d.h. auf der tiefen Seite (Bodenwandseite 31) der Baugruppe 3), die Ausbildung der Drähte W6 und W7 durch Drahtbonden erleichtert, wobei die erforderliche Drahtlänge verkürzt werden kann. Da die Drahtlänge verkürzt werden kann, können die Drähte W6 und W7 eine angemessene Spannung aufweisen, wodurch Störungen zwischen den Drähten W6 und W7 und den Elementen (beispielsweise jedes in der Beugungsgittereinheit 5 enthaltene Element) in der Baugruppe 3 angemessen unterbunden werden können. Wie oben beschrieben, können die Zuverlässigkeit des Lasermoduls 1 und die Verarbeitbarkeit während des Zusammenbaus verbessert werden.
  • Darüber hinaus ist es selbst dann, wenn das MEMS-Beugungsgitter 51 eingesetzt wird, bei dem das Verhältnis der Breite der optischen Oberfläche (bewegliche Abschnitte 63) zu der Breite (Breite in der Y-Achsenrichtung) des Aufnahmeraums der Baugruppe 3 relativ groß ist, möglich, das Drahtbonden zwischen den Elektrodenanschlüssen 10a3 und 10a4 und den Elektroden-Kontaktflecken 71 und 73 leicht durchzuführen. Infolgedessen kann der Abstand zwischen der Linse 6B und dem MEMS-Beugungsgitter 51 im Vergleich zu dem Fall vergrößert werden, bei dem das MEMS-Beugungsgitter 51 mit einem relativ kleinen Verhältnis der Breite der optischen Oberfläche eingesetzt wird, so dass die Schwierigkeit der Anbringung stark reduziert werden kann. Nachfolgend wird das oben Erwähnte im Detail beschrieben. Um Störungen zwischen dem beweglichen Abschnitt 63 und den Drähten W6 bis W9 zu unterbinden, sind bei der vorliegenden Ausführungsform die Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76 auf beiden Seiten des beweglichen Abschnitts 63 in dem Halteabschnitt 61 angeordnet. Wenn in einer solchen Konfiguration die Breite des beweglichen Abschnitts 63 vergrößert wird, werden die Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76 an einer Position nahe der ersten Seitenwand 321 in der Y-Achsenrichtung angeordnet. Wenn in einem derartigen Fall die Höhenpositionen der Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76 an einer tiefen Position auf der tiefen Seite der Baugruppe 3 angeordnet sind, wird es schwierig, das Drahtbonden auszuführen. Das heißt, beim Drahtbonden ist es sehr schwierig, der Kapillare den Zugang zu den Elektroden-Kontaktflecken 71, 73, 75 und 76 zu ermöglichen. Andererseits bietet die Anordnung der Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76 in einer Höhenposition, die gleich oder höher als der Elektrodenanschluss 10a auf der Seite der Baugruppe 3 ist, wie in der vorliegenden Ausführungsform, den Vorteil, dass das Drahtbonden einfach ausgeführt werden kann. Insbesondere, wenn die Breite des beweglichen Abschnitts 63 vergrößert wird, ist der oben beschriebene Vorteil signifikant. Darüber hinaus ist die Linse 6B nicht unbedingt in der Lage, das von der zweiten Stirnfläche 2b des QCL-Elements 2 emittierte Licht perfekt auf den beweglichen Abschnitt 63 zu kollimieren. Daher kann das durch die Linse 6B übertragene Licht einen leichten Divergenzwinkel aufweisen. Wenn der bewegliche Abschnitt 63 schmal ist, ist es daher notwendig, das MEMS-Beugungsgitter 51 so nahe wie möglich an die Linse 6B zu bringen. Andererseits kann bei der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, der Abstand zwischen der Linse 6B und dem MEMS-Beugungsgitter 51 vergrößert werden, da das MEMS-Beugungsgitter 51 mit dem beweglichen Abschnitt 63 so breit wie möglich ist. Darüber hinaus ist es durch die Verwendung des MEMS-Beugungsgitters 51, das in Bezug auf den Aufnahmeraum in der Baugruppe 3 so groß wie möglich ist (d.h. das MEMS-Beugungsgitter 51, bei dem die Breite des beweglichen Abschnitts 63 so nahe wie möglich an der seitlichen Breite (Breite entlang der Y-Achsenrichtung) der Baugruppe 3 liegt), möglich, den Verlust von Licht, das zu dem QCL-Element 2 zurückgeführt wird, zu reduzieren und die Leistung des Lasermoduls 1 zu erhöhen.
  • Das MEMS-Beugungsgitter 51 hat einen rechteckigen, rahmenförmigen Halteabschnitt 61, der den Beugungsgitterabschnitt 64 trägt, wobei die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 an einer Ecke des Halteabschnitts 61 auf der Seite der oberen Wand 33 vorgesehen sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 an der oberen linken Ecke vorgesehen (siehe 6), wenn das MEMS-Beugungsgitter 51 von vorne betrachtet wird. Gemäß der obigen Konfiguration wird die elektrische Verbindung an dem Eckabschnitt des Halteabschnitts 61 erreicht, der eine relativ weit von der Mitte des Beugungsgitterabschnitts 64 entfernte Position ist. Dementsprechend ist es möglich, das Auftreten von Streulicht zu reduzieren, das durch die Drähte W6 und W7 und die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 verursacht wird, wodurch es möglich ist, die Zuverlässigkeit des Lasermoduls 1 effektiv zu verbessern. Nachfolgend wird das zuvor Genannte im Detail beschrieben. Normalerweise wird der bewegliche Abschnitt 63 so groß wie möglich gemacht, so dass der Beugungsgitterabschnitt 64 den gesamten Lichtstrahl empfangen kann, der von der zweiten Stirnfläche 2b des QCL-Elements 2 emittiert wird. Wenn jedoch ein hoher Strom in das QCL-Element 2 eingespeist wird, vergrößert sich der Streuwinkel des von dem QCL-Element 2 ausgehenden Lichtstrahls, und der Beugungsgitterabschnitt 64 empfängt nicht notwendigerweise den gesamten Lichtstrahl (den gesamten Lichtstrom). In einem derartigen Fall wird das Licht, das durch den Spalt zwischen dem beweglichen Abschnitt 63 (Beugungsgitterabschnitt 64) und dem Halteabschnitt 61 hindurchgetreten ist, von der Oberfläche des Magneten 52, der auf der Rückseite des beweglichen Abschnitts 63 angeordnet ist, unregelmäßig reflektiert und kann auf die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73, den Draht W und dergleichen auftreffen, um Streulicht zu verursachen. Wie oben beschrieben, ist es durch die Anordnung der Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 an dem Eckabschnitt des Halteabschnitts 61, die eine relativ weit von der Mitte des Beugungsgitterabschnitts 64 entfernte Position ist, möglich, das unregelmäßig reflektierte Licht davon abzuhalten, auf die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73, den Draht W und dergleichen zu treffen. Infolgedessen kann das Auftreten des oben beschriebenen Streulichts wirksam reduziert werden.
  • Das MEMS-Beugungsgitter 51 umfasst weiterhin Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76 (ersten Elektroden-Kontaktfleck), die elektrisch mit einer Spule (Erfassungsspule, erste Spule, nicht gezeigt) verbunden sind, die sich von den Spulen 65 und 66 (Ansteuerspule) unterscheidet. Die Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76 sind an dem anderen Eckabschnitt des Halteabschnitts 61 auf der Seite der oberen Wand 33 vorgesehen (d.h. der Eckabschnitt auf einer Seite, die der Seite gegenüberliegt, auf der die Elektroden-Kontaktflecke 71 und 73 vorgesehen sind). Gemäß der obigen Konfiguration sind, selbst wenn das MEMS-Beugungsgitter 51 mit zwei Arten von Spulen (den Ansteuerspulen 65 und 66 und der Erfassungsspule in der vorliegenden Ausführungsform) versehen ist, die Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76, die den Spulen entsprechen, an einem Paar von Ecken auf der Seite der oberen Wand 33 des rechteckigen rahmenförmigen Halteabschnitts 61 vorgesehen (d.h. die obere linke Ecke und die obere rechte Ecke, wenn der Halteabschnitt 61 von der Vorderseite aus betrachtet wird, wobei die Seite der oberen Wand 33 nach oben zeigt), wodurch die oben beschriebenen Wirkungen (d.h. die Zuverlässigkeit des Lasermoduls 1 und die Verarbeitbarkeit während der Anbringung werden verbessert) erzielt werden können.
  • Das MEMS-Beugungsgitter 51 bildet zusammen mit dem Magneten 52 eine Beugungsgittereinheit 5 für die Erzeugung eines auf die Spulen 65 und 66 wirkenden Magnetfeldes. Der Magnet 52 ist auf einer Seite angeordnet, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das QCL-Element 2 in Bezug auf das MEMS-Beugungsgitter 51 vorgesehen ist. Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration kann der Freiheitsgrad der Anordnung der Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76 verbessert werden. Genauer gesagt, ist es durch das Vorsehen des Magneten 52 auf der Rückseite des MEMS-Beugungsgitters 51 nicht notwendig, sich um Störungen zwischen dem Magneten 52 und den Elektroden-Kontaktflecken 71, 73, 75 und 76 (und dem Draht W, der mit den Elektroden-Kontaktflecken 71, 73, 75 und 76 verbunden ist) zu kümmern, wobei die Elektroden-Kontaktflecke 71, 73, 75 und 76 frei auf der Oberfläche (Oberfläche, die dem QCL-Element 2 zugewandt ist) des Halteabschnitts 61 angeordnet werden können.
  • [Abänderungen]
  • Wenngleich eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung oben beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Das Material und die Form der einzelnen Bauteile sind nicht auf die oben beschriebenen beschränkt, wobei verschiedene Materialien und Formen verwendet werden können. Zudem kann ein Teil der Konfiguration, die Bestandteil des Lasermoduls 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist, fortfallen oder nach Bedarf geändert werden. Zum Beispiel kann der Elektroden-Kontaktfleck 11 fortfallen. In diesem Fall können der Elektrodenanschluss 10a und das QCL-Element (jeweils die Oberseite des QCL-Elements 2 und der Submount 8) direkt durch einen Draht verbunden sein. Wenn auf die Erfassungsspule bei dem MEMS-Beugungsgitter 51 verzichtet wird, können auch die Elektroden-Kontaktflecke 75 und 76 fortfallen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2021027507 [0002]
    • US 2009/0225802 [0003]

Claims (8)

  1. Externes Resonanzlasermodul umfassend: ein Quantenkaskaden-Laserelement; ein bewegliches Beugungsgitter, das einen externen Resonator für das Quantenkaskaden-Laserelement bildet; einen ersten Linsenhalter, der auf einer Seite angeordnet ist, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das bewegliche Beugungsgitter in Bezug auf das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, und der dazu eingerichtet ist, eine erste Linse zu halten, um ein erstes von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht hindurchzulassen; einen zweiten Linsenhalter, der zwischen dem Quantenkaskaden-Laserelement und dem beweglichen Beugungsgitter angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine zweite Linse zu halten, um ein zweites von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht und ein von dem beweglichen Beugungsgitter zurückkehrendes Licht zu dem Quantenkaskaden-Laserelement hindurchzulassen; eine Baugruppe, die dazu eingerichtet ist, das Quantenkaskaden-Laserelement, das bewegliche Beugungsgitter, den ersten Linsenhalter und den zweiten Linsenhalter aufzunehmen; einen Elektrodenanschluss, der entlang einer Innenwandfläche der Baugruppe angeordnet ist; und einen Draht, der dazu eingerichtet ist, den Elektrodenanschluss und das Quantenkaskaden-Laserelement elektrisch zu verbinden, wobei ein Endabschnitt des Drahtes auf einer Seite, auf der das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter angeordnet ist, wenn man dies aus einer Richtung betrachtet, die senkrecht zu einer zugewandten Richtung ist, in der der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter einander zugewandt sind.
  2. Externes Resonanzlasermodul nach Anspruch 1, bei dem der Draht, aus der Richtung senkrecht zu der zugewandten Richtung betrachtet, mit dem Elektrodenanschluss an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter verbunden ist.
  3. Externes Resonanzlasermodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Baugruppe umfasst: eine Bodenwand; eine Seitenwand, die auf der Bodenwand errichtet und ringförmig ausgebildet ist, so dass sie einen Bereich umgibt, in dem das Quantenkaskaden-Laserelement aufgenommen ist, wenn man dies aus einer Richtung senkrecht zu der Bodenwand betrachtet; und eine obere Wand, die eine Öffnung der Seitenwand auf einer Seite verschließt, die einer Seite gegenüberliegt, auf der die Bodenwand angeordnet ist, wobei eine Höhenposition des Elektrodenanschlusses in Bezug auf die Bodenwand höher ist als eine Höhenposition des Quantenkaskaden-Laserelements in Bezug auf die Bodenwand.
  4. Externes Resonanzlasermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend einen Elektroden-Kontaktfleck, über den der Elektrodenanschluss elektrisch mit dem Quantenkaskaden-Laserelement verbunden ist, wobei der Draht umfasst: einen ersten Draht, der den Elektrodenanschluss und den Elektroden-Kontaktfleck verbindet; und einen zweiten Draht, der den Elektroden-Kontaktfleck und das Quantenkaskaden-Laserelement verbindet.
  5. Externes Resonanzlasermodul nach Anspruch 4, bei dem der Elektroden-Kontaktfleck, aus der Richtung senkrecht zu der zugewandten Richtung betrachtet, an einer Position zwischen dem ersten Linsenhalter und dem zweiten Linsenhalter vorgesehen ist.
  6. Externes Resonanzlasermodul nach Anspruch 5, bei dem die Baugruppe umfasst: eine Bodenwand; eine Seitenwand, die auf der Bodenwand errichtet und ringförmig ausgebildet ist, so dass sie einen Bereich umgibt, in dem das Quantenkaskaden-Laserelement aufgenommen ist, wenn man dies aus einer Richtung senkrecht zu der Bodenwand betrachtet; und eine obere Wand, die eine Öffnung der Seitenwand auf einer Seite verschließt, die einer Seite gegenüberliegt, auf der die Bodenwand angeordnet ist, wobei eine Höhenposition des Elektroden-Kontaktflecks in Bezug auf die Bodenwand niedriger als eine Höhenposition des Elektrodenanschlusses in Bezug auf die Bodenwand und höher als eine Höhenposition des Quantenkaskaden-Laserelements in Bezug auf die Bodenwand ist.
  7. Verfahren für die Herstellung eines externen Resonanzlasermoduls, wobei das externe Resonanzlasermodul umfasst: ein Quantenkaskaden-Laserelement, ein bewegliches Beugungsgitter, das einen externen Resonator für das Quantenkaskaden-Laserelement bildet; einen ersten Linsenhalter, der auf einer Seite angeordnet ist, die einer Seite gegenüberliegt, auf der das bewegliche Beugungsgitter in Bezug auf das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, und der dazu eingerichtet ist, eine erste Linse zu halten, um ein erstes von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht hindurchzulassen; einen zweiten Linsenhalter, der zwischen dem Quantenkaskaden-Laserelement und dem beweglichen Beugungsgitter angeordnet und dazu eingerichtet ist, eine zweite Linse zu halten, um ein zweites von dem Quantenkaskaden-Laserelement ausgehendes Licht und ein von dem beweglichen Beugungsgitter zurückkehrendes Licht zu dem Quantenkaskaden-Laserelement hindurchzulassen; eine Baugruppe, die dazu eingerichtet ist, das Quantenkaskaden-Laserelement, das bewegliche Beugungsgitter, den ersten Linsenhalter und den zweiten Linsenhalter aufzunehmen; und einen Elektrodenanschluss, der entlang einer Innenwandfläche der Baugruppe angeordnet ist; wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Anordnens des Quantenkaskaden-Laserelements und des beweglichen Beugungsgitters in der Baugruppe; einen zweiten Schritt des Ausbildens eines Drahtes, der das in der Baugruppe angeordnete Quantenkaskaden-Laserelement und den Elektrodenanschluss elektrisch verbindet, durch Drahtbonden; und einen dritten Schritt des Anordnens des ersten Linsenhalters, in dem die erste Linse gehalten wird, und des zweiten Linsenhalters, in dem die zweite Linse gehalten wird, in der Baugruppe nach dem zweiten Schritt, wobei in dem zweiten Schritt ein Endabschnitt des Drahtes auf einer Seite, auf der das Quantenkaskaden-Laserelement angeordnet ist, an einer Position zwischen einer Position, an der der erste Linsenhalter anzuordnen ist, und einer Position, an der der zweite Linsenhalter anzuordnen ist, angeordnet wird, wenn man dies aus einer Richtung betrachtet, die senkrecht zu einer zugewandten Richtung ist, in der der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter einander zugewandt sind.
  8. Verfahren für die Herstellung des externen Resonanzlasermoduls nach Anspruch 7, bei dem bei dem dritten Schritt der erste Linsenhalter und der zweite Linsenhalter in der Baugruppe befestigt werden, indem die erste Linse und die zweite Linse in einem Zustand ausgerichtet werden, in dem eine Ansteuerspannung an das Quantenkaskaden-Laserelement über den Elektrodenanschluss und den Draht angelegt wird, um eine Laseroszillation zu verursachen.
DE102022104150.6A 2021-02-24 2022-02-22 Externes Resonanzlasermodul und Verfahren für die Herstellung eines externen Resonanzlasermoduls Pending DE102022104150A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021027507A JP2022128996A (ja) 2021-02-24 2021-02-24 外部共振型レーザモジュール、及び外部共振型レーザモジュールの製造方法
JP2021-027507 2021-02-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022104150A1 true DE102022104150A1 (de) 2022-08-25

Family

ID=82702219

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022104150.6A Pending DE102022104150A1 (de) 2021-02-24 2022-02-22 Externes Resonanzlasermodul und Verfahren für die Herstellung eines externen Resonanzlasermoduls

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220271504A1 (de)
JP (1) JP2022128996A (de)
DE (1) DE102022104150A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090225802A1 (en) 2006-09-22 2009-09-10 Timothy Day Extended tuning in external cavity quantum cascade lasers
JP2021027507A (ja) 2019-08-07 2021-02-22 株式会社Ｊｖｃケンウッド 端末装置、状態遷移制御方法及び状態遷移制御プログラム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090225802A1 (en) 2006-09-22 2009-09-10 Timothy Day Extended tuning in external cavity quantum cascade lasers
JP2021027507A (ja) 2019-08-07 2021-02-22 株式会社Ｊｖｃケンウッド 端末装置、状態遷移制御方法及び状態遷移制御プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022128996A (ja) 2022-09-05
US20220271504A1 (en) 2022-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102022104149A1 (de) Externes Resonanzlasermodul
US7618201B2 (en) Optical module
DE112006003458T5 (de) Modularer Transistor-Outline-Can mit internen Bauteilen
DE19614901A1 (de) VCSEL-Vorrichtung und hiermit versehene optische Aufnehmereinrichtung
CN101258652A (zh) 二维光子晶体面发光激光光源
DE112019002767T5 (de) Spiegelantriebsmechanismus und optisches modul
US9929530B2 (en) Optical semiconductor device
DE112019003830T5 (de) Lichtemittierende Halbleitervorrichtung und Laservorrichtung vom externen Resonanztyp
DE112020002289T5 (de) Halbleiterlaservorrichtung und externe Resonanzlaservorrichtung
EP1101136B1 (de) Optoelektronische sende- und empfangseinheit
WO2017060161A1 (de) Halbleiterlaser und halbleiterlaseranordnung
DE69834860T2 (de) Oberflächenemittierender Halbleiterlaser mit ringförmigem Resonator
DE102013105467B4 (de) Diodenlaser, Laserbearbeitungsvorrichtung und Laserbehandlungsvorrichtung
DE19838518A1 (de) Anordnung
DE102022104150A1 (de) Externes Resonanzlasermodul und Verfahren für die Herstellung eines externen Resonanzlasermoduls
DE102022104143A1 (de) Externes resonanzlasermodul
DE19824247A1 (de) Laserdiode und insbesondere eine verbesserte Struktur einer Laserdiode mit Heteroübergang, die für Radarsysteme geeignet ist
DE3410729A1 (de) Stabilisierter halbleiterlaser
US20230087419A1 (en) External resonant laser module
US20230092813A1 (en) External resonant laser module and method of manufacturing external resonant laser module
DE102021104213A1 (de) Lichtquellenvorrichtung und direktes Diodenlasersystem
WO1998050811A1 (de) Elektrooptisches modul
DE60214727T2 (de) Halbleiterlasermodul, optischer verstärker und verahren zum herstellen des halbleiterlasermoduls.
WO2014166616A2 (de) Optikbaugruppe und lasermodul mit optikbaugruppe
DE112021004834T5 (de) Außenhohlraum-Lasermodul