JP2002156562A - 半導体レーザモジュール及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザモジュール及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザ光を集光する第２レンズの調芯時間を大
幅に短縮することができる半導体レーザモジュール及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】本発明の半導体レーザモジュールの製造方
法は、パッケージのレンズ固定部端面を所定の基準軸に
対して所定角度になるように、パッケージの姿勢を調整
する第１の工程と、集光レンズをパッケージのレンズ固
定部端面に設置する第２の工程と、集光レンズを通過し
たレーザ光の基準軸に対する傾きを検出する第３の工程
と、基準軸に対するレーザ光の傾きが所定の角度範囲内
にあれば、その位置で集光レンズをレンズ固定部端面に
固定し、所定の角度範囲内になければ、集光レンズを移
動させ、所定の角度範囲内になった位置で集光レンズを
レンズ固定部端面に固定する第４の工程と、固定された
集光レンズを通過したレーザ光が光ファイバに結合され
る光量を所望の光量になるように、光ファイバを調芯し
て固定する第５の工程と、を有する。
幅に短縮することができる半導体レーザモジュール及び
その製造方法を提供する。 【解決手段】本発明の半導体レーザモジュールの製造方
法は、パッケージのレンズ固定部端面を所定の基準軸に
対して所定角度になるように、パッケージの姿勢を調整
する第１の工程と、集光レンズをパッケージのレンズ固
定部端面に設置する第２の工程と、集光レンズを通過し
たレーザ光の基準軸に対する傾きを検出する第３の工程
と、基準軸に対するレーザ光の傾きが所定の角度範囲内
にあれば、その位置で集光レンズをレンズ固定部端面に
固定し、所定の角度範囲内になければ、集光レンズを移
動させ、所定の角度範囲内になった位置で集光レンズを
レンズ固定部端面に固定する第４の工程と、固定された
集光レンズを通過したレーザ光が光ファイバに結合され
る光量を所望の光量になるように、光ファイバを調芯し
て固定する第５の工程と、を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザモジ
ュール及びその製造方法に関し、特に、レーザ光を集光
する集光レンズの調芯時間を大幅に短縮することができ
る半導体レーザモジュール及びその製造方法に関する。
ュール及びその製造方法に関し、特に、レーザ光を集光
する集光レンズの調芯時間を大幅に短縮することができ
る半導体レーザモジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は、半導体レーザモジュールの内部
構造の一例を示す側面断面図である。図７に示すよう
に、半導体レーザモジュールは、内部を気密封止するパ
ッケージ１と、そのパッケージ１内に設けられ、レーザ
光を出力する半導体レーザ素子２と、その半導体レーザ
素子２から出力されたレーザ光が入射される光ファイバ
３と、半導体レーザ素子２の後方側（図７では左側）か
ら出力されるモニタ用のレーザ光を受光するフォトダイ
オード４と、半導体レーザ素子２を固定して取り付けた
チップキャリア５と、フォトダイオード４を固定して取
り付けたフォトダイオードキャリア６と、チップキャリ
ア５及びフォトダイオードキャリア６を固定して取り付
けた基台７とを有する。
構造の一例を示す側面断面図である。図７に示すよう
に、半導体レーザモジュールは、内部を気密封止するパ
ッケージ１と、そのパッケージ１内に設けられ、レーザ
光を出力する半導体レーザ素子２と、その半導体レーザ
素子２から出力されたレーザ光が入射される光ファイバ
３と、半導体レーザ素子２の後方側（図７では左側）か
ら出力されるモニタ用のレーザ光を受光するフォトダイ
オード４と、半導体レーザ素子２を固定して取り付けた
チップキャリア５と、フォトダイオード４を固定して取
り付けたフォトダイオードキャリア６と、チップキャリ
ア５及びフォトダイオードキャリア６を固定して取り付
けた基台７とを有する。
【０００３】基台７上の半導体レーザ素子２の前方側
（図７では右側）には半導体レーザ素子２から出力され
たレーザ光を平行にするコリメートレンズ８が設置され
ている。コリメートレンズ８は、ステンレス等の金属で
作られ基台７上に設けられた第１のレンズホルダ９に保
持されている。
（図７では右側）には半導体レーザ素子２から出力され
たレーザ光を平行にするコリメートレンズ８が設置され
ている。コリメートレンズ８は、ステンレス等の金属で
作られ基台７上に設けられた第１のレンズホルダ９に保
持されている。
【０００４】パッケージ１の側部に形成されたフランジ
部１ａの内部には、コリメートレンズ８を通過したレー
ザ光が入射する窓部１０と、レーザ光を集光する集光レ
ンズ１１が設けられている。集光レンズ１１は、第２の
レンズホルダ１２によって保持され、その第２のレンズ
ホルダ１２は、パッケージ１のフランジ部１ａ、レンズ
固定部端面１３にＹＡＧレーザ溶接により固定される。
部１ａの内部には、コリメートレンズ８を通過したレー
ザ光が入射する窓部１０と、レーザ光を集光する集光レ
ンズ１１が設けられている。集光レンズ１１は、第２の
レンズホルダ１２によって保持され、その第２のレンズ
ホルダ１２は、パッケージ１のフランジ部１ａ、レンズ
固定部端面１３にＹＡＧレーザ溶接により固定される。
【０００５】第２のレンズホルダ１２の端部には金属製
のスライドリング１４がＹＡＧレーザ溶接により固定さ
れる。
のスライドリング１４がＹＡＧレーザ溶接により固定さ
れる。
【０００６】光ファイバ３の先端部は金属製のフェルー
ル１５によって保持され、そのフェルール１５は、スラ
イドリング１４の内部にＹＡＧレーザ溶接により固定さ
れる。
ル１５によって保持され、そのフェルール１５は、スラ
イドリング１４の内部にＹＡＧレーザ溶接により固定さ
れる。
【０００７】基台７はパッケージ１の底部に固定された
冷却装置１６上に固定して取り付けられている。冷却装
置１６は、半導体レーザ素子２から発生した熱を冷却す
るものであり、ペルチェ素子が用いられる。半導体レー
ザ素子２からの発熱による温度上昇はチップキャリア５
上に設けられたサーミスタ（図示せず）によって検出さ
れ、サーミスタにより検出された温度が一定温度になる
ように、冷却装置１６が制御される。これによって、半
導体レーザ素子２のレーザ出力を安定化させることがで
きる。
冷却装置１６上に固定して取り付けられている。冷却装
置１６は、半導体レーザ素子２から発生した熱を冷却す
るものであり、ペルチェ素子が用いられる。半導体レー
ザ素子２からの発熱による温度上昇はチップキャリア５
上に設けられたサーミスタ（図示せず）によって検出さ
れ、サーミスタにより検出された温度が一定温度になる
ように、冷却装置１６が制御される。これによって、半
導体レーザ素子２のレーザ出力を安定化させることがで
きる。
【０００８】半導体レーザ素子２の前方側から出力され
たレーザ光は、コリメートレンズ８によって平行にな
り、窓部１０を介して集光レンズ１１によって集光さ
れ、フェルール１５によって保持された光ファイバ３に
入射され外部に送出される。
たレーザ光は、コリメートレンズ８によって平行にな
り、窓部１０を介して集光レンズ１１によって集光さ
れ、フェルール１５によって保持された光ファイバ３に
入射され外部に送出される。
【０００９】一方、半導体レーザ素子２の後方側から出
力されたモニタ用のレーザ光は、フォトダイオード４に
よって受光され、フォトダイオード４の受光量が一定と
なるように半導体レーザ素子２に流す電流を調整するこ
とにより半導体レーザ素子２の前方から出射されるレー
ザ光の強度を調整する。
力されたモニタ用のレーザ光は、フォトダイオード４に
よって受光され、フォトダイオード４の受光量が一定と
なるように半導体レーザ素子２に流す電流を調整するこ
とにより半導体レーザ素子２の前方から出射されるレー
ザ光の強度を調整する。
【００１０】近年、半導体レーザモジュールの分野で
は、半導体レーザ素子２から出力されたレーザ光が光フ
ァイバ３と光学的に結合されるときに、いかに光ファイ
バ３から所望のパワーが得られるかについて研究開発が
行われている。
は、半導体レーザ素子２から出力されたレーザ光が光フ
ァイバ３と光学的に結合されるときに、いかに光ファイ
バ３から所望のパワーが得られるかについて研究開発が
行われている。
【００１１】光ファイバ３から所望のパワーを得るため
には、集光レンズ１１からのレーザ光が光ファイバ３に
対して最適な入射角で入射される必要があり、そのため
に、集光レンズ１１の調芯が行われる。
には、集光レンズ１１からのレーザ光が光ファイバ３に
対して最適な入射角で入射される必要があり、そのため
に、集光レンズ１１の調芯が行われる。
【００１２】図８は従来の集光レンズ１１の調芯方法を
説明するための説明図である。図８に示すように、従来
では、半導体レーザ素子２から出力され、コリメートレ
ンズ８、集光レンズ１１を通ったレーザ光を調芯用光フ
ァイバ１７によって受光して、調芯用光ファイバ１７の
受光したパワー（輝度）をパワーメータ１８により測定
する。
説明するための説明図である。図８に示すように、従来
では、半導体レーザ素子２から出力され、コリメートレ
ンズ８、集光レンズ１１を通ったレーザ光を調芯用光フ
ァイバ１７によって受光して、調芯用光ファイバ１７の
受光したパワー（輝度）をパワーメータ１８により測定
する。
【００１３】そして、集光レンズ１１（第２のレンズホ
ルダ１２）の位置を少しずつ変えながら、各位置におい
てそれぞれ調芯用光ファイバ１７に光結合するパワーが
最大となるように調芯用光ファイバ１７の位置を調整す
る。そしてこのようにして集光レンズ１１の各位置にお
ける調芯用光ファイバ１７の最大結合パワーを表示した
マップを作成する。
ルダ１２）の位置を少しずつ変えながら、各位置におい
てそれぞれ調芯用光ファイバ１７に光結合するパワーが
最大となるように調芯用光ファイバ１７の位置を調整す
る。そしてこのようにして集光レンズ１１の各位置にお
ける調芯用光ファイバ１７の最大結合パワーを表示した
マップを作成する。
【００１４】作成したマップの中で最大のパワーが得ら
れた位置が最適な集光レンズ１１の位置となるので、そ
の位置で集光レンズ１１を保持する第２のレンズホルダ
１２をパッケージ１のフランジ部１ａにＹＡＧレーザ溶
接により固定する。そして、その後、光ファイバ３を再
度位置調整し、光ファイバ３に光結合するパワーが最大
となる位置で、光ファイバ３を固定していた。
れた位置が最適な集光レンズ１１の位置となるので、そ
の位置で集光レンズ１１を保持する第２のレンズホルダ
１２をパッケージ１のフランジ部１ａにＹＡＧレーザ溶
接により固定する。そして、その後、光ファイバ３を再
度位置調整し、光ファイバ３に光結合するパワーが最大
となる位置で、光ファイバ３を固定していた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】従来の集光レンズ１１
の調芯方法では、集光レンズ１１の位置を少しずつ変え
ながら、各位置において調芯用光ファイバ１７の調芯を
行い、集光レンズ１１の各位置における調芯用光ファイ
バ１７に結合する最大パワーのマップを作成し、さらに
集光レンズ１１の固定の前後２回にわたって、光ファイ
バの調芯を行う必要があるため調芯時間が長くなる。そ
の結果、半導体レーザモジュールの製造時間が長くなる
とともに、製造コストがアップするという課題がある。
の調芯方法では、集光レンズ１１の位置を少しずつ変え
ながら、各位置において調芯用光ファイバ１７の調芯を
行い、集光レンズ１１の各位置における調芯用光ファイ
バ１７に結合する最大パワーのマップを作成し、さらに
集光レンズ１１の固定の前後２回にわたって、光ファイ
バの調芯を行う必要があるため調芯時間が長くなる。そ
の結果、半導体レーザモジュールの製造時間が長くなる
とともに、製造コストがアップするという課題がある。
【００１６】本発明は上記課題を解決するために、レー
ザ光を集光する集光レンズの調芯時間を大幅に短縮する
ことができる半導体レーザモジュール及びその製造方法
を提供することを目的とする。
ザ光を集光する集光レンズの調芯時間を大幅に短縮する
ことができる半導体レーザモジュール及びその製造方法
を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザモ
ジュールの製造方法は、レーザ光を出力する半導体レー
ザ素子と、その半導体レーザ素子から出力されたレーザ
光を集光する集光レンズと、その集光レンズによって集
光されたレーザ光が入射される光ファイバと、前記集光
レンズを固定するレンズ固定部端面を備えたパッケージ
とを有する半導体レーザモジュールの製造方法におい
て、前記半導体レーザ素子を備えた前記パッケージのレ
ンズ固定部端面を所定の基準軸に対して所定角度になる
ように、前記パッケージの姿勢を調整する第１の工程
と、前記集光レンズを前記パッケージのレンズ固定部端
面に設置する第２の工程と、前記集光レンズを通過した
レーザ光の前記基準軸に対する傾きを検出する第３の工
程と、前記基準軸に対するレーザ光の傾きが所定の角度
範囲内にあれば、その位置で前記集光レンズを前記レン
ズ固定部端面に固定し、所定の角度範囲内になければ、
前記集光レンズを移動させ、所定の角度範囲内になった
位置で前記集光レンズを前記レンズ固定部端面に固定す
る第４の工程と、前記固定された前記集光レンズを通過
したレーザ光が前記光ファイバに結合される光量を所望
の光量になるように、前記光ファイバを調芯して固定す
る第５の工程と、を有することを特徴とするものであ
る。
ジュールの製造方法は、レーザ光を出力する半導体レー
ザ素子と、その半導体レーザ素子から出力されたレーザ
光を集光する集光レンズと、その集光レンズによって集
光されたレーザ光が入射される光ファイバと、前記集光
レンズを固定するレンズ固定部端面を備えたパッケージ
とを有する半導体レーザモジュールの製造方法におい
て、前記半導体レーザ素子を備えた前記パッケージのレ
ンズ固定部端面を所定の基準軸に対して所定角度になる
ように、前記パッケージの姿勢を調整する第１の工程
と、前記集光レンズを前記パッケージのレンズ固定部端
面に設置する第２の工程と、前記集光レンズを通過した
レーザ光の前記基準軸に対する傾きを検出する第３の工
程と、前記基準軸に対するレーザ光の傾きが所定の角度
範囲内にあれば、その位置で前記集光レンズを前記レン
ズ固定部端面に固定し、所定の角度範囲内になければ、
前記集光レンズを移動させ、所定の角度範囲内になった
位置で前記集光レンズを前記レンズ固定部端面に固定す
る第４の工程と、前記固定された前記集光レンズを通過
したレーザ光が前記光ファイバに結合される光量を所望
の光量になるように、前記光ファイバを調芯して固定す
る第５の工程と、を有することを特徴とするものであ
る。
【００１８】前記半導体レーザ素子から出力されたレー
ザ光を平行光にして前記集光レンズに入射させるコリメ
ートレンズを備えていてもよい。
ザ光を平行光にして前記集光レンズに入射させるコリメ
ートレンズを備えていてもよい。
【００１９】前記第３の工程は、前記集光レンズから前
記基準軸方向に所定間隔を隔てた異なる２点における前
記基準軸と垂直な第１の参照面及び第２の参照面を設定
し、前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の前
記第１の参照面及び第２の参照面上における輝点の位置
に基づいて、前記集光レンズを通過したレーザ光の前記
基準軸に対する傾きを検出してもよい。
記基準軸方向に所定間隔を隔てた異なる２点における前
記基準軸と垂直な第１の参照面及び第２の参照面を設定
し、前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の前
記第１の参照面及び第２の参照面上における輝点の位置
に基づいて、前記集光レンズを通過したレーザ光の前記
基準軸に対する傾きを検出してもよい。
【００２０】前記第１の参照面及び第２の参照面は、前
記集光レンズによるレーザ光の焦点位置を挟んで設定さ
れてもよい。
記集光レンズによるレーザ光の焦点位置を挟んで設定さ
れてもよい。
【００２１】前記焦点位置から前記第１の参照面までの
距離と前記第２の参照面までの距離とが略同一であって
もよい。
距離と前記第２の参照面までの距離とが略同一であって
もよい。
【００２２】本発明の半導体レーザモジュールは、レー
ザ光を出力する半導体レーザ素子と、その半導体レーザ
素子から出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、
その集光レンズによって集光されたレーザ光が入射され
る光ファイバと、前記集光レンズを固定するレンズ固定
部端面を備えたパッケージとを有する半導体レーザモジ
ュールにおいて、前記パッケージは、当該パッケージの
レンズ固定部端面が基準軸に対して垂直になるように姿
勢調整され、前記集光レンズは、前記基準軸に対するレ
ーザ光の傾きが所定の角度範囲内になる位置でレンズ固
定部端面に固定され、前記光ファイバは、前記固定され
た集光レンズを通過したレーザ光が結合される光量を所
望の光量になるように調芯して固定される、ことを特徴
とするものである。
ザ光を出力する半導体レーザ素子と、その半導体レーザ
素子から出力されたレーザ光を集光する集光レンズと、
その集光レンズによって集光されたレーザ光が入射され
る光ファイバと、前記集光レンズを固定するレンズ固定
部端面を備えたパッケージとを有する半導体レーザモジ
ュールにおいて、前記パッケージは、当該パッケージの
レンズ固定部端面が基準軸に対して垂直になるように姿
勢調整され、前記集光レンズは、前記基準軸に対するレ
ーザ光の傾きが所定の角度範囲内になる位置でレンズ固
定部端面に固定され、前記光ファイバは、前記固定され
た集光レンズを通過したレーザ光が結合される光量を所
望の光量になるように調芯して固定される、ことを特徴
とするものである。
【００２３】前記半導体レーザ素子から出力されたレー
ザ光を平行光にして前記集光レンズに入射させるコリメ
ートレンズを備えていてもよい。
ザ光を平行光にして前記集光レンズに入射させるコリメ
ートレンズを備えていてもよい。
【００２４】本発明によれば、レンズを通過したレーザ
光の基準軸に対するレーザ光の傾きを検出し、その検出
したレーザ光の傾きが所定の角度範囲になるように集光
レンズを移動することにより集光レンズを調芯している
ので、調芯用光ファイバを用いて調芯する従来技術に比
べ、調芯時間を大幅に短縮することができる。
光の基準軸に対するレーザ光の傾きを検出し、その検出
したレーザ光の傾きが所定の角度範囲になるように集光
レンズを移動することにより集光レンズを調芯している
ので、調芯用光ファイバを用いて調芯する従来技術に比
べ、調芯時間を大幅に短縮することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。なお、従来と同一の構成要素
は同一の符号を付して、その説明を省略する。
を参照しながら説明する。なお、従来と同一の構成要素
は同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２６】図１は、本発明の半導体レーザモジュール
の製造方法を説明するためのフローチャートである。ま
ず、パッケージ１のレンズ固定部端面１３を光学測定部
２１の基準軸Ｓに対して垂直（すなわち角度９０°）に
なるように、パッケージ１の姿勢を調整する。また、同
時に端面１３の中心点Ｃ（図３参照）を算出する（ステ
ップＳ１）。
の製造方法を説明するためのフローチャートである。ま
ず、パッケージ１のレンズ固定部端面１３を光学測定部
２１の基準軸Ｓに対して垂直（すなわち角度９０°）に
なるように、パッケージ１の姿勢を調整する。また、同
時に端面１３の中心点Ｃ（図３参照）を算出する（ステ
ップＳ１）。
【００２７】ステップＳ１の工程では、例えば図２に示
す調芯装置１９が用いられる。この調芯装置１９は、調
整台２０、光学測定部２１及び制御部２２を備えてい
る。
す調芯装置１９が用いられる。この調芯装置１９は、調
整台２０、光学測定部２１及び制御部２２を備えてい
る。
【００２８】調整台２０は、Ｘ軸角度調整ステージ２
３、Ｙ軸角度調整ステージ２４、Ｘ軸直動調整ステージ
２５、Ｙ軸直動調整ステージ２６が、上からこれらの順
でＺ軸ステージ２７に載置されている。Ｘ軸角度調整ス
テージ２３は、パッケージ１を着脱自在に固定する固定
具２０ａが上部に取り付けられ、操作軸２３ａによって
Ｘ軸の回りに回動される。Ｙ軸角度調整ステージ２４
は、Ｘ軸角度調整ステージ２３が載置され、操作軸２４
ａにより前記Ｘ軸と直交するＹ軸の回りに回動される。
Ｘ軸直動調整ステージ２５は、Ｙ軸角度調整ステージ２
４が載置され、操作軸２５ａによる操作によりＸ軸に沿
って移動される。Ｙ軸直動調整ステージ２６は、Ｘ軸直
動調整ステージ２５が載置され、操作軸２６ａによる操
作によりＹ軸に沿って移動される。Ｚ軸ステージ２７
は、Ｙ軸直動調整ステージ２６が載置され、操作軸２７
ａによる操作により前記Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸に
沿って上下方向に昇降される。なお、Ｚ軸と基準軸Ｓと
は略平行となるように設定されている。
３、Ｙ軸角度調整ステージ２４、Ｘ軸直動調整ステージ
２５、Ｙ軸直動調整ステージ２６が、上からこれらの順
でＺ軸ステージ２７に載置されている。Ｘ軸角度調整ス
テージ２３は、パッケージ１を着脱自在に固定する固定
具２０ａが上部に取り付けられ、操作軸２３ａによって
Ｘ軸の回りに回動される。Ｙ軸角度調整ステージ２４
は、Ｘ軸角度調整ステージ２３が載置され、操作軸２４
ａにより前記Ｘ軸と直交するＹ軸の回りに回動される。
Ｘ軸直動調整ステージ２５は、Ｙ軸角度調整ステージ２
４が載置され、操作軸２５ａによる操作によりＸ軸に沿
って移動される。Ｙ軸直動調整ステージ２６は、Ｘ軸直
動調整ステージ２５が載置され、操作軸２６ａによる操
作によりＹ軸に沿って移動される。Ｚ軸ステージ２７
は、Ｙ軸直動調整ステージ２６が載置され、操作軸２７
ａによる操作により前記Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸に
沿って上下方向に昇降される。なお、Ｚ軸と基準軸Ｓと
は略平行となるように設定されている。
【００２９】光学測定部２１は、昇降ステージ２８、測
長センサ２９、赤外線カメラ３０を有する光学測定系で
ある。昇降ステージ２８は、測長センサ２９及び赤外線
カメラ３０を取り付けて、Ｚ軸方向に昇降させるステー
ジで、操作軸２８ａにより昇降操作される。測長センサ
２９は、オートフォーカス機構を利用してパッケージ１
の基準面であるレンズ固定部端面１３までの距離を測定
するセンサで、各操作軸２３ａ〜２８ａと制御部２２を
介して接続されている。赤外線カメラ３０は、パッケー
ジ１の輝点（発光点）を例えば波長０．８〜１．６μｍ
の赤外線で撮影し、撮影した画像信号を制御部２２へ出
力する。
長センサ２９、赤外線カメラ３０を有する光学測定系で
ある。昇降ステージ２８は、測長センサ２９及び赤外線
カメラ３０を取り付けて、Ｚ軸方向に昇降させるステー
ジで、操作軸２８ａにより昇降操作される。測長センサ
２９は、オートフォーカス機構を利用してパッケージ１
の基準面であるレンズ固定部端面１３までの距離を測定
するセンサで、各操作軸２３ａ〜２８ａと制御部２２を
介して接続されている。赤外線カメラ３０は、パッケー
ジ１の輝点（発光点）を例えば波長０．８〜１．６μｍ
の赤外線で撮影し、撮影した画像信号を制御部２２へ出
力する。
【００３０】制御部２２は、各操作軸２３ａ〜２８ａを
駆動してパッケージ１のレンズ固定部端面１３がＺ軸に
対して垂直となるよう自動的に制御すると共に、赤外線
カメラ３０から入力される画像信号に基づいてパッケー
ジ１の輝点に関する前記Ｚ軸を中心とするＸ，Ｙ軸方向
における位置並びに測長センサ２９並びに赤外線カメラ
３０の基準軸Ｓとパッケージ１の光軸との間の変位量
（角度）などを演算する。
駆動してパッケージ１のレンズ固定部端面１３がＺ軸に
対して垂直となるよう自動的に制御すると共に、赤外線
カメラ３０から入力される画像信号に基づいてパッケー
ジ１の輝点に関する前記Ｚ軸を中心とするＸ，Ｙ軸方向
における位置並びに測長センサ２９並びに赤外線カメラ
３０の基準軸Ｓとパッケージ１の光軸との間の変位量
（角度）などを演算する。
【００３１】制御部２２は、測長センサ２９を駆動し、
パッケージ１のレンズ固定部端面１３までの距離を同端
面上の複数点（３点以上）で測定し、その測定結果であ
る距離信号を制御部２２に出力する。次いで、制御部２
２は、入力された距離信号に基づいて、複数点で測定し
たレンズ固定部端面１３までの距離が等しくなるために
Ｘ軸角度調整ステージ２３及びＹ軸角度調整ステージ２
４をＸ軸及びＹ軸の回りに回動すべき回動量をそれぞれ
演算する。
パッケージ１のレンズ固定部端面１３までの距離を同端
面上の複数点（３点以上）で測定し、その測定結果であ
る距離信号を制御部２２に出力する。次いで、制御部２
２は、入力された距離信号に基づいて、複数点で測定し
たレンズ固定部端面１３までの距離が等しくなるために
Ｘ軸角度調整ステージ２３及びＹ軸角度調整ステージ２
４をＸ軸及びＹ軸の回りに回動すべき回動量をそれぞれ
演算する。
【００３２】制御部２２は、この演算結果に基づき、各
操作軸２３ａ〜２８ａに駆動信号を出力し、Ｘ軸角度調
整ステージ２３及びＹ軸角度調整ステージ２４をそれぞ
れＸ軸及びＹ軸の回りに回動する。これにより、測長セ
ンサ２９からレンズ固定部端面１３までの複数点で測定
した距離が等しくなり、パッケージ１のレンズ固定部端
面１３が光学測定部２１の基準軸Ｓに対して垂直になる
ように修正される。
操作軸２３ａ〜２８ａに駆動信号を出力し、Ｘ軸角度調
整ステージ２３及びＹ軸角度調整ステージ２４をそれぞ
れＸ軸及びＹ軸の回りに回動する。これにより、測長セ
ンサ２９からレンズ固定部端面１３までの複数点で測定
した距離が等しくなり、パッケージ１のレンズ固定部端
面１３が光学測定部２１の基準軸Ｓに対して垂直になる
ように修正される。
【００３３】また、調芯装置１９は、レンズ固定部端面
１３の中心点Ｃを算出する。
１３の中心点Ｃを算出する。
【００３４】次いで、半導体レーザ素子２を発光し（ス
テップＳ２）、レンズ固定部端面１３でのレーザ光の輝
点Ｋの位置が中心点Ｃの位置から許容範囲（例えば５０
０μｍ）以内にあるかを確認する（ステップＳ３）。
テップＳ２）、レンズ固定部端面１３でのレーザ光の輝
点Ｋの位置が中心点Ｃの位置から許容範囲（例えば５０
０μｍ）以内にあるかを確認する（ステップＳ３）。
【００３５】ステップＳ３では、図３（Ａ）に示すよう
に、赤外線カメラ３０によってレンズ固定部端面１３で
のレーザ光の輝点Ｋを撮影し、図３（Ｂ）に示すよう
に、輝点Ｋの位置と中心点Ｃの位置との距離を算出す
る。その距離が許容範囲以内であれば、次のステップに
進み、許容範囲を超える場合には以後の角度調整が困難
になる（後述するステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１１に
おいて、集光レンズ１１を動かしてもレーザ光の傾き角
θを所定の範囲内にすることができない）ため、次のス
テップには進まず、当該パッケージ１を不良品として処
理する。
に、赤外線カメラ３０によってレンズ固定部端面１３で
のレーザ光の輝点Ｋを撮影し、図３（Ｂ）に示すよう
に、輝点Ｋの位置と中心点Ｃの位置との距離を算出す
る。その距離が許容範囲以内であれば、次のステップに
進み、許容範囲を超える場合には以後の角度調整が困難
になる（後述するステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９、Ｓ１１に
おいて、集光レンズ１１を動かしてもレーザ光の傾き角
θを所定の範囲内にすることができない）ため、次のス
テップには進まず、当該パッケージ１を不良品として処
理する。
【００３６】次いで、半導体レーザ素子２の発光を終了
し（ステップＳ４）、集光レンズ１１をパッケージ１の
レンズ固定部端面１３に設置する（ステップＳ５）。す
なわち、集光レンズ１１を保持する第２のレンズホルダ
１２をパッケージ１のフランジ部１ａの挿入孔に挿入し
て、第２のレンズホルダ１２のフランジ部１２ａ（図
４、図７参照）をレンズ固定部端面１３に当接する。
し（ステップＳ４）、集光レンズ１１をパッケージ１の
レンズ固定部端面１３に設置する（ステップＳ５）。す
なわち、集光レンズ１１を保持する第２のレンズホルダ
１２をパッケージ１のフランジ部１ａの挿入孔に挿入し
て、第２のレンズホルダ１２のフランジ部１２ａ（図
４、図７参照）をレンズ固定部端面１３に当接する。
【００３７】次いで半導体レーザ素子２を発光し（ステ
ップＳ６）、図４（Ａ）に示すように、集光レンズ１１
から基準軸Ｓ方向に所定間隔Ｌ１、Ｌ２を隔てた異なる
２地点における基準軸Ｓと垂直な第１の参照面Ｍ１及び
第２の参照面Ｍ２を設定する。そして、第１の参照面Ｍ
１でのレーザ光の輝点Ｋ１の位置（図４（Ｂ）参照）及
び第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋ２の位置（図
４（Ｃ）参照）を検出する（ステップＳ７）。
ップＳ６）、図４（Ａ）に示すように、集光レンズ１１
から基準軸Ｓ方向に所定間隔Ｌ１、Ｌ２を隔てた異なる
２地点における基準軸Ｓと垂直な第１の参照面Ｍ１及び
第２の参照面Ｍ２を設定する。そして、第１の参照面Ｍ
１でのレーザ光の輝点Ｋ１の位置（図４（Ｂ）参照）及
び第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋ２の位置（図
４（Ｃ）参照）を検出する（ステップＳ７）。
【００３８】ここで、第１の参照面Ｍ１でのレーザ光の
輝点Ｋ１と第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋ２と
が、同じ大きさ及び輝度である方が角度調整しやすい。
従って、第１の参照面Ｍ１及び第２の参照面Ｍ２は、集
光レンズ１１によるレーザ光の焦点位置Ｆを挟んで等距
離Ｌ３に設定される場合（図６（Ａ）参照）の方が、集
光レンズ１１によるレーザ光の焦点位置Ｆから異なる距
離Ｌ４，Ｌ５に設定される場合（図６（Ｂ）参照）より
も好ましい。
輝点Ｋ１と第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋ２と
が、同じ大きさ及び輝度である方が角度調整しやすい。
従って、第１の参照面Ｍ１及び第２の参照面Ｍ２は、集
光レンズ１１によるレーザ光の焦点位置Ｆを挟んで等距
離Ｌ３に設定される場合（図６（Ａ）参照）の方が、集
光レンズ１１によるレーザ光の焦点位置Ｆから異なる距
離Ｌ４，Ｌ５に設定される場合（図６（Ｂ）参照）より
も好ましい。
【００３９】次いで、検出された第１の参照面Ｍ１及び
第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋの位置及び参照
面Ｍ１、Ｍ２の間隔に基づいて、図５（Ｂ）に示すよう
に、基準軸Ｓに対するレーザ光の傾き角θを算出する
（ステップＳ８）。
第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋの位置及び参照
面Ｍ１、Ｍ２の間隔に基づいて、図５（Ｂ）に示すよう
に、基準軸Ｓに対するレーザ光の傾き角θを算出する
（ステップＳ８）。
【００４０】次いで、検出されたレーザ光の傾き角θが
所定の角度範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ
９）、所定の角度範囲内にあれば、その位置で集光レン
ズ１１を図示しないＹＡＧレーザ溶接器を用いてレンズ
固定部端面１３にＹＡＧレーザ溶接により固定する（ス
テップＳ１０） 所定の角度範囲内になければ、集光レンズ１１をＸ−Ｙ
面上で移動する（ステップＳ１１）。この場合、図５
（Ａ）に示すように、第１の参照面Ｍ１でのレーザ光の
輝点Ｋ１と第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋ２と
が接近するように、集光レンズ１１を移動する。例え
ば、図５（Ｂ）に示すように、集光レンズ１１を通過す
るレーザ光がＺＸ平面内にあり、かつ基準軸Ｓに対し右
上方（＋Ｘ方向）に傾いている場合には、集光レンズ１
１を下側に移動させることにより、集光レンズ１１を通
過するレーザ光を基準軸Ｓに近づけることができる。
所定の角度範囲内にあるか否かを判定し（ステップＳ
９）、所定の角度範囲内にあれば、その位置で集光レン
ズ１１を図示しないＹＡＧレーザ溶接器を用いてレンズ
固定部端面１３にＹＡＧレーザ溶接により固定する（ス
テップＳ１０） 所定の角度範囲内になければ、集光レンズ１１をＸ−Ｙ
面上で移動する（ステップＳ１１）。この場合、図５
（Ａ）に示すように、第１の参照面Ｍ１でのレーザ光の
輝点Ｋ１と第２の参照面Ｍ２でのレーザ光の輝点Ｋ２と
が接近するように、集光レンズ１１を移動する。例え
ば、図５（Ｂ）に示すように、集光レンズ１１を通過す
るレーザ光がＺＸ平面内にあり、かつ基準軸Ｓに対し右
上方（＋Ｘ方向）に傾いている場合には、集光レンズ１
１を下側に移動させることにより、集光レンズ１１を通
過するレーザ光を基準軸Ｓに近づけることができる。
【００４１】集光レンズ１１を移動することにより所定
の角度範囲内になった位置で集光レンズ１１をレンズ固
定部端面１３に図示しないＹＡＧレーザ溶接器を用いて
ＹＡＧレーザ溶接により固定する（ステップＳ１０）。
の角度範囲内になった位置で集光レンズ１１をレンズ固
定部端面１３に図示しないＹＡＧレーザ溶接器を用いて
ＹＡＧレーザ溶接により固定する（ステップＳ１０）。
【００４２】最後に、固定された集光レンズ１１を通過
したレーザ光が光ファイバ３に結合される光量を所望の
光量になるように、スライドリング１４を介して光ファ
イバ３を調芯して固定する（ステップＳ１２）。
したレーザ光が光ファイバ３に結合される光量を所望の
光量になるように、スライドリング１４を介して光ファ
イバ３を調芯して固定する（ステップＳ１２）。
【００４３】本発明の実施の形態によれば、集光レンズ
１１を通過したレーザ光の輝点Ｋの位置を直接検出する
ことにより、基準軸Ｓに対するレーザ光の傾き角θを算
出し、その算出したレーザ光の傾き角θが所定の角度範
囲になるように集光レンズ１１を移動することにより集
光レンズ１１を調芯しているので、集光レンズ１１を動
かす毎に調芯用光ファイバ１７を用いて調芯する従来技
術に比べ、調芯時間を大幅に短縮することができる。そ
の結果、半導体レーザモジュールの製造時間を短縮で
き、製造コストを低減できる。
１１を通過したレーザ光の輝点Ｋの位置を直接検出する
ことにより、基準軸Ｓに対するレーザ光の傾き角θを算
出し、その算出したレーザ光の傾き角θが所定の角度範
囲になるように集光レンズ１１を移動することにより集
光レンズ１１を調芯しているので、集光レンズ１１を動
かす毎に調芯用光ファイバ１７を用いて調芯する従来技
術に比べ、調芯時間を大幅に短縮することができる。そ
の結果、半導体レーザモジュールの製造時間を短縮で
き、製造コストを低減できる。
【００４４】また、集光レンズ１１を通過するレーザ光
と基準軸Ｓとの角度付けを高精度に調整することができ
る、本発明は、上記実施の形態に限定されることはな
く、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内に
おいて、種々の変更が可能である。
と基準軸Ｓとの角度付けを高精度に調整することができ
る、本発明は、上記実施の形態に限定されることはな
く、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範囲内に
おいて、種々の変更が可能である。
【００４５】例えば、基準軸Ｓと、パッケージ１の端面
１３との角度は必ずしも垂直であるとは限らず、パッケ
ージ１の構成によって適宜変更が可能である。また、レ
ンズ系はコリメートレンズ８を省略し、集光レンズ１１
のみで半導体レーザ素子２から出力されたレーザ光を集
光するものであってもよい。さらに、赤外線カメラ３０
の代わりに、ｆ−θレンズを用いて、１つの参照面だけ
でレーザ光の角度情報を得ることのできるＦＦＰ観測系
（例えば、浜松フォトニクス株式会社製３２６７−０
５、−０６、−０７、−１１等）を用いることも好まし
い態様である。
１３との角度は必ずしも垂直であるとは限らず、パッケ
ージ１の構成によって適宜変更が可能である。また、レ
ンズ系はコリメートレンズ８を省略し、集光レンズ１１
のみで半導体レーザ素子２から出力されたレーザ光を集
光するものであってもよい。さらに、赤外線カメラ３０
の代わりに、ｆ−θレンズを用いて、１つの参照面だけ
でレーザ光の角度情報を得ることのできるＦＦＰ観測系
（例えば、浜松フォトニクス株式会社製３２６７−０
５、−０６、−０７、−１１等）を用いることも好まし
い態様である。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、集光レンズを通過した
レーザ光の基準軸に対するレーザ光の傾きを検出し、そ
の検出したレーザ光の傾きが所定の角度範囲になるよう
に集光レンズを移動することにより集光レンズを調芯し
ているので、調芯用光ファイバを用いて調芯する従来技
術に比べ、調芯時間を大幅に短縮することができる。そ
の結果、半導体レーザモジュールの製造時間を短縮で
き、製造コストを低減できる。
レーザ光の基準軸に対するレーザ光の傾きを検出し、そ
の検出したレーザ光の傾きが所定の角度範囲になるよう
に集光レンズを移動することにより集光レンズを調芯し
ているので、調芯用光ファイバを用いて調芯する従来技
術に比べ、調芯時間を大幅に短縮することができる。そ
の結果、半導体レーザモジュールの製造時間を短縮で
き、製造コストを低減できる。
【００４７】また、集光レンズを通過するレーザ光と基
準軸との角度付けを高精度に調整することができる。
準軸との角度付けを高精度に調整することができる。
【図１】本発明の半導体レーザモジュールの製造方法を
説明するためのフローチャートである。
説明するためのフローチャートである。
【図２】パッケージのレンズ固定部端面を基準軸に対し
て垂直になるようにパッケージの姿勢を調整する工程に
用いられる調芯装置の構成を示す説明図である。
て垂直になるようにパッケージの姿勢を調整する工程に
用いられる調芯装置の構成を示す説明図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）はレンズ固定部端面でのレー
ザ光の輝点の位置が中心から所定範囲内にあるかを確認
する工程を説明するための説明図である。
ザ光の輝点の位置が中心から所定範囲内にあるかを確認
する工程を説明するための説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は半導体レーザ素子から出力さ
れたレーザ光の第１の参照面及び第２の参照面での輝点
の位置を検出する工程を説明するための説明図である。
れたレーザ光の第１の参照面及び第２の参照面での輝点
の位置を検出する工程を説明するための説明図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は基準軸に対するレーザ光の
傾きが所定の角度範囲内になるように、集光レンズを移
動させる工程を説明するための説明図である。
傾きが所定の角度範囲内になるように、集光レンズを移
動させる工程を説明するための説明図である。
【図６】（Ａ）は、第１の参照面及び第２の参照面が、
集光レンズによるレーザ光の焦点位置を挟んで等距離に
設定される場合、（Ｂ）は、第１の参照面及び第２の参
照面が、集光レンズによるレーザ光の焦点位置から異な
る距離に設定される場合を説明するための説明図であ
る。
集光レンズによるレーザ光の焦点位置を挟んで等距離に
設定される場合、（Ｂ）は、第１の参照面及び第２の参
照面が、集光レンズによるレーザ光の焦点位置から異な
る距離に設定される場合を説明するための説明図であ
る。
【図７】半導体レーザモジュールの内部構造の一例を示
す側面断面図である。
す側面断面図である。
【図８】従来の集光レンズの調芯方法を説明するための
説明図である。
説明図である。
１：パッケージ １ａ：フランジ部 ２：半導体レーザ素子 ３：光ファイバ ４：フォトダイオード ５：チップキャリア ６：フォトダイオードキャリア ７：基台 ８：コリメートレンズ ９：第１のレンズホルダ １０：窓部 １１：集光レンズ １２：第２のレンズホルダ １３：レンズ固定部端面 １４：スライドリング １５：フェルール １６：冷却装置 １７：調芯用光ファイバ １８：パワーメータ １９：調芯装置 ２０：調整台 ２０ａ：固定具 ２１：光学測定部 ２２：制御部 ２３：Ｘ軸角度調整ステージ ２４：Ｙ軸角度調整ステージ ２５：Ｘ軸直動調整ステージ ２６：Ｙ軸直動調整ステージ ２７：Ｚ軸ステージ ２８：昇降ステージ ２９：測長センサ ３０：赤外線カメラ Ｃ：中心点 Ｆ：焦点位置 Ｋ、Ｋ１、Ｋ２：輝点 Ｍ１：第１の参照面 Ｍ２：第２の参照面 Ｓ：基準軸 θ：レーザ光の傾き角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 DA04 DA05 DA06 DA22 5F073 AB27 AB28 EA29 FA07 FA08 FA23
Claims (7)
- 【請求項１】レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、
その半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を集光す
る集光レンズと、その集光レンズによって集光されたレ
ーザ光が入射される光ファイバと、前記集光レンズを固
定するレンズ固定部端面を備えたパッケージとを有する
半導体レーザモジュールの製造方法において、 前記半導体レーザ素子を備えた前記パッケージのレンズ
固定部端面を所定の基準軸に対して所定角度になるよう
に、前記パッケージの姿勢を調整する第１の工程と、 前記集光レンズを前記パッケージのレンズ固定部端面に
設置する第２の工程と、 前記集光レンズを通過したレーザ光の前記基準軸に対す
る傾きを検出する第３の工程と、 前記基準軸に対するレーザ光の傾きが所定の角度範囲内
にあれば、その位置で前記集光レンズを前記レンズ固定
部端面に固定し、所定の角度範囲内になければ、前記集
光レンズを移動させ、所定の角度範囲内になった位置で
前記集光レンズを前記レンズ固定部端面に固定する第４
の工程と、 前記固定された前記集光レンズを通過したレーザ光が前
記光ファイバに結合される光量を所望の光量になるよう
に、前記光ファイバを調芯して固定する第５の工程と、 を有することを特徴とする半導体レーザモジュールの製
造方法。 - 【請求項２】前記半導体レーザ素子から出力されたレー
ザ光を平行光にして前記集光レンズに入射させるコリメ
ートレンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の
半導体レーザモジュールの製造方法。 - 【請求項３】前記第３の工程は、前記集光レンズから前
記基準軸方向に所定間隔を隔てた異なる２点における前
記基準軸と垂直な第１の参照面及び第２の参照面を設定
し、前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の前
記第１の参照面及び第２の参照面上における輝点の位置
に基づいて、前記集光レンズを通過したレーザ光の前記
基準軸に対する傾きを検出することを特徴とする請求項
１又は２に記載の半導体レーザモジュールの製造方法。 - 【請求項４】前記第１の参照面及び第２の参照面は、前
記集光レンズによるレーザ光の焦点位置を挟んで設定さ
れることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザモ
ジュールの製造方法。 - 【請求項５】前記焦点位置から前記第１の参照面までの
距離と前記第２の参照面までの距離とが略同一であるこ
とを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体レーザモ
ジュールの製造方法。 - 【請求項６】レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、
その半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を集光す
る集光レンズと、その集光レンズによって集光されたレ
ーザ光が入射される光ファイバと、前記集光レンズを固
定するレンズ固定部端面を備えたパッケージとを有する
半導体レーザモジュールにおいて、 前記パッケージは、当該パッケージのレンズ固定部端面
が基準軸に対して垂直になるように姿勢調整され、 前記集光レンズは、前記基準軸に対するレーザ光の傾き
が所定の角度範囲内になる位置でレンズ固定部端面に固
定され、 前記光ファイバは、前記固定された集光レンズを通過し
たレーザ光が結合される光量を所望の光量になるように
調芯して固定される、 ことを特徴とする半導体レーザモジュール。 - 【請求項７】前記半導体レーザ素子から出力されたレー
ザ光を平行光にして前記集光レンズに入射させるコリメ
ートレンズを備えることを特徴とする請求項６に記載の
半導体レーザモジュール。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000354730A JP4514316B2 (ja) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | 半導体レーザモジュールの製造方法 |
| CA002363369A CA2363369A1 (en) | 2000-11-21 | 2001-11-20 | Semiconductor laser module and method of making the same |
| US09/988,523 US20020090015A1 (en) | 2000-11-21 | 2001-11-20 | Semiconductor laser module and method of making the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000354730A JP4514316B2 (ja) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | 半導体レーザモジュールの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002156562A true JP2002156562A (ja) | 2002-05-31 |
| JP4514316B2 JP4514316B2 (ja) | 2010-07-28 |
Family
ID=18827261
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000354730A Expired - Lifetime JP4514316B2 (ja) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | 半導体レーザモジュールの製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020090015A1 (ja) |
| JP (1) | JP4514316B2 (ja) |
| CA (1) | CA2363369A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019046882A (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-22 | シャープ株式会社 | 光源装置およびその製造方法 |
| JP2020199509A (ja) * | 2019-06-06 | 2020-12-17 | 株式会社ディスコ | 発振器載置台、レーザー加工装置及び発振器載置台の調整方法 |
| US11389895B2 (en) * | 2019-03-14 | 2022-07-19 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser device and laser processing machine |
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