JP2003046183A

JP2003046183A - コヒーレント光源

Info

Publication number: JP2003046183A
Application number: JP2001230266A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kitaoka; 康夫北岡; Kazuhisa Yamamoto; 和久山本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】動作環境変化に対しても光結合特性や、発光
点の位置が安定して保持されるコヒーレント光源を提供
することにある。【解決手段】サブマウント１上に半導体レーザ２と光
導波路型デバイス３とが設けられた構造のコヒーレント
光源において、光導波路型デバイス３が入射端面４を基
準として出射端面５側に熱膨張するように、入射端面４
から出射端面５に向かう方向に順に配置された２種類の
固定部材６ａ及び６ｂによって、光導波路型デバイス３
をサブマウント１に固定する。固定部材６ａとしては固
定部材６ｂよりも硬度の大きいものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コヒーレント光
源、特にはサブマウント上に半導体レーザと光導波路型
デバイスとが設けられたＳＨＧレーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの高密度化、及びディスプレ
イの高繊細化を実現するためには、小型の短波長光源が
必要とされる。小型の短波長光源として、半導体レーザ
と擬似位相整合（以下「ＱＰＭ（Quasi Phase Matche
d）」と記す。）方式の光導波路型第２高調波発生（以
下「ＳＨＧ（Second Harmonic generation）」と記
す。）デバイスとを用いたＳＨＧ青色レーザが注目され
ている（山本他、Optics Letters Vol.16, No.15, 1156
(1991)）。

【０００３】図５は、従来の光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧ
デバイスを用いたＳＨＧ青色光源の概略構成図である。
図５に示すように、ＳＨＧ青色光源は、分布ブラッグ反
射器（以下「ＤＢＲ（Distributed Bragg reflecto
r）」と記す）領域５３を有する波長可変ＤＢＲ半導体
レーザ５４と、第２高調波発生デバイスである光導波路
型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス５８と、サブマウント６０
と、パッケージ部材６２とで構成されている。

【０００４】波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４は、０．
８２μｍ帯の１００ｍＷ級ＡｌＧａＡｓ系波長可変ＤＢ
Ｒ半導体レーザであり、活性層領域５１と、位相調整領
域５２と、ＤＢＲ領域５３とにより構成されている。そ
して、位相調整領域５２とＤＢＲ領域５３への注入電流
を或る一定の比率で制御することにより、連続的に発振
波長を変化させることができる。

【０００５】また、図５に示すように、光導波路型ＱＰ
Ｍ−ＳＨＧデバイス５８は、Ｘ板（法線方向がＸ軸の基
板）のＭｇＯドープＬｉＮｂＯ₃基板（以下「ＬｉＮｂ
Ｏ₃基板」と記す。）５７上に、光導波路５６と周期的
な分極反転領域５５とを設けることによって形成されて
いる。光導波路５６は、ピロリン酸中でプロトン交換す
ることによって形成されている。また、周期的な分極反
転領域５５は、櫛形の電極をＬｉＮｂＯ₃基板５７上に
形成し、電界を印加することによって作製されている。
光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス５８の大きさは、通
常、幅３ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ程度であ
る。５９は発光点を示している。

【０００６】図５に示すＳＨＧ青色光源においては、１
００ｍＷのレーザ出力に対して６０ｍＷのレーザ出力で
レーザ光が光導波路５６に結合されている。そして、波
長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４の位相調整領域５２及び
ＤＢＲ領域５３への注入電流量を制御することにより、
発振波長が光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス５８の位
相整合波長許容幅内に固定される。このＳＨＧ青色光源
を用いることにより、波長４２５ｎｍの青色光が１０ｍ
Ｗ程度得られているが、得られた青色光は、横モードが
ＴＥooモードで回折限界の集光特性を有し、ノイズ特性
も相対雑音強度が−１４０ｄＢ／Ｈｚ以下と小さく、光
ディスクの再生に適した特性を有する。

【０００７】また、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４
は、活性層領域５１が形成されている面がサブマウント
６０に対向するように半田で固定されている。一方、光
導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス５８は、光導波路５６
の形成面がＳｉサブマウント７０に対向するように固定
されている。この時、半導体レーザを発光させ、レーザ
光が光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス５８の光導波路
５６に光結合するように調整が行われる。通常、半導体
レーザの出射端面と光導波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス
５８の入射端面の距離は３μｍに設定されており、光導
波路型ＱＰＭ―ＳＨＧデバイス５８は横方向と高さ方向
に移動され、最大の光結合効率が得られる位置におい
て、紫外線硬化材によりサブマウント６０上に固定され
る。

【０００８】また、上記図５に示すＳＨＧ青色光源に代
表される、半導体レーザと光導波路デバイスとを集積化
して構成したコヒーレント光源においては、図５に示す
ように、通常、サブマウント６０は、固定接着剤等の固
定部材６１によって、パッケページ６２の内部に固定さ
れる。なお、図５はサブマウント６０がパッケージ６２
の内部に固定される前の状態を示している。また、図５
ではパッケージ６２は断面で示している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図５に示
す従来のＳＨＧ青色光源では、サブマウント６０はシリ
コン（Ｓｉ）で形成され、ＬｉＮｂＯ₃基板５７はＬｉ
ＮｂＯ₃で形成されており、又パッケージ６２はＮｉＦ
ｅ合金といった金属で形成されている。また、これらを
構成している材料の線膨張係数は、Ｓｉが４×１０^-6、
ＬｉＮｂ０３が１０×１０^-6、ＮｉＦｅが６×１０^-6と
なっており、それぞれ異なっている。

【００１０】このため、上記図５に示すＳＨＧ青色光源
では、モジュール温度の変化により、ＬｉＮｂＯ₃基板
５７やサブマウント６０に歪みが生じてしまう場合があ
る。この場合、波長可変ＤＢＲ半導体レーザ５４と光導
波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス５８との光結合特性や、
発光点位置が変化してしまうという問題が生じ、更に
は、光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス５８やサブマウ
ント６２の破損を招いてしまう場合がある。

【００１１】ところで、一般にコヒーレント光源を光情
報処理装置などに搭載する場合、環境変化に対する信頼
性が重要となる。特に、ＳＨＧレーザでは、光結合効率
の変化に対して得られる高調波出力が２乗特性で変化す
る。そのため、ＳＨＧレーザを光ディスクシステムに応
用する場合では、モジュール温度変化に対する発光点位
置の変化が大きな問題となる。

【００１２】例えば、図５に示すように発光点５９が各
部の熱膨張によって光軸方向に移動すると、球面収差が
発生する。また、光軸に垂直な方向に移動すると、非点
収差が発生するため、トラッキングサーボ動作が不安定
となる。

【００１３】本発明の目的は、上記課題を解決し、動作
環境変化に対しても光結合特性や、発光点の位置が安定
して保持されるコヒーレント光源を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかる第１のコヒーレント光源は、サブマウ
ント上に半導体レーザと光導波路型デバイスとが設けら
れた構造を含み、前記半導体レーザから出射された光が
前記光導波路型デバイスの入射端面で光結合し、前記光
導波路型デバイスの出射端面から出射されるコヒーレン
ト光源であって、前記光導波路型デバイスは、前記入射
端面を基準として前記出射端面側に熱膨張するように前
記サブマウントに固定されていることを特徴とする。

【００１５】上記第１のコヒーレント光源においては、
前記光導波路型デバイスが、前記サブマウントと接する
面において前記入射端面から前記出射端面に向かう方向
に順に配置された２種類以上の固定部材によって、前記
サブマウントに固定されているのが好ましい態様であ
る。

【００１６】また、前記２種類以上の固定部材は、それ
ぞれ硬度が異なるものであって、前記入射端面に近い位
置に配置されたものほど大きな硬度を有しているのが好
ましい。更に、前記２種類以上の固定部材のうち最も前
記入射端面に近い位置に配置されたものは、半田材料で
構成することもできる。

【００１７】また、上記目的を達成するために本発明に
かかる第２のコヒーレント光源は、サブマウント上に半
導体レーザと光導波路型デバイスとが設けられ、且つ、
前記サブマウントがパッケージ部材に固定された構造を
含み、前記半導体レーザから出射された光が前記光導波
路型デバイスの入射端面で光結合し、前記光導波路型デ
バイスの出射端面から出射されるコヒーレント光源であ
って、前記出射端面側に位置する前記サブマウントの端
部は、前記パッケージ部材に形成された突起部によって
位置決めされていることを特徴とする。

【００１８】また、上記目的を達成するために本発明に
かかる第３のコヒーレント光源は、サブマウント上に半
導体レーザと光導波路型デバイスとが設けられ、且つ、
前記サブマウントがパッケージ部材に固定された構造を
含み、前記半導体レーザから出射された光が前記光導波
路型デバイスの入射端面で光結合し、前記光導波路型デ
バイスの出射端面から出射されるコヒーレント光源であ
って、前記サブマウントは、前記出射端面側に位置する
端部を基準として、前記入射端面側に熱膨張するよう
に、前記パッケージ部材に固定されていることを特徴と
する。

【００１９】上記第３のコヒーレント光源においては、
前記サブマウントは、前記パッケージ部材と接する面に
おいて、前記入射端面から前記出射端面に向かう方向に
順に配置された２種類以上の固定部材によって、前記パ
ッケージ部材に固定されているのが好ましい態様であ
る。

【００２０】また、この場合も前記２種類以上の固定部
材は、それぞれ硬度が異なるものであって、前記出射端
面に近い位置に配置されたものほど大きな硬度を有して
いるのが好ましい。

【００２１】上記第１から第３のコヒーレント光源にお
いて、前記光導波路型デバイスは、第２高調波発生デバ
イスであるのが好ましい態様である。また、前記光導波
路型デバイスは、変調デバイスとすることもできる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態１にかかるコヒーレント光源について、図１
を参照しながら説明する。図１（ａ）は本発明の実施の
形態１にかかるコヒーレント光源の上面を示す概略構成
図であり、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１にかかる
コヒーレント光源の側面を示す概略構成図である。な
お、図１（ｂ）は、光導波路型デバイス３をサブマウン
ト１に固定する前の状態を示している。

【００２３】図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実
施の形態１にかかるコヒーレント光源は、サブマウント
１上に半導体レーザ２と光導波路型デバイス３とが設け
られた構造を有している。また、本実施の形態１にかか
るコヒーレント光源において、半導体レーザ２から出射
された光は、光導波路型デバイス３の入射端面４で光結
合し、光導波路型デバイス３の出射端面５から出射され
る。図中の矢印は出射端面５から出射されるレーザ光を
示している。

【００２４】図１（ａ）及び（ｂ）の例では、本実施の
形態１にかかるコヒーレント光源はＳＨＧ青色レーザで
ある。また、半導体レーザ２は、図５で示した０．８２
μｍ帯の１００ｍＷ級ＡｌＧａＡｓ系波長可変ＤＢＲ半
導体レーザであり、活性層領域と、位相調整領域と、Ｄ
ＢＲ領域とで構成されている。なお、図1中において、
これら各領域については図示を省略している。

【００２５】光導波路型デバイス３は、図５で示した第
２高調波発生デバイスである光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧ
デバイスであり、ＬｉＮｂＯ₃基板上に光導波路と分極
反転領域とを設けることによって形成されている。な
お、図1中において、ＬｉＮｂＯ₃基板、光導波路及び分
極反転領域についても図示を省略している。サブマウン
ト１も図５で示したものと同様のものであり、シリコン
（Ｓｉ）で形成されている。

【００２６】ところで、半導体レーザ２の活性高さは、
Ｐ型のクラッド層の厚みに依存しており、そのためエピ
タキシャル成長によって高精度に制御することができ
る。一方、光導波路型デバイス３においても、光導波路
がプロトン交換によってＬｉＮｂＯ₃基板の表面に形成
されているため、ＬｉＮｂＯ₃基板の表面からの高さを
高精度に制御することができる。そのため、図１（ａ）
及び（ｂ）に示すコヒーレント光源においては、光結合
の調整を容易に行うことができる。

【００２７】半導体レーザ２は活性層が形成されている
面がサブマウント１に対向するようにサブマウント１上
に固定される（図５参照）。本実施の形態１では、半導
体レーザ２のサブマウント１への固定は半田によって行
われている。但し、本実施の形態１ではこれに限定され
ず、半田の代わりに導電性接着剤を用いることもでき
る。

【００２８】光導波路型デバイス３も光導波路を形成す
る面がサブマウント１に対向するようにサブマウント１
上に固定される（図５参照）。この時、半導体レーザ２
を発光させ、レーザ光が光導波路型デバイス３の光導波
路に光結合するように調整が行われる。本実施の形態１
では、半導体レーザ２の出射端面７と光導波路型デバイ
ス３の入射端面４との距離は３μｍに設定されており、
光導波路型デバイス３は横方向と高さ方向に移動させ、
最大の光結合効率が得られる位置においてサブマウント
１に固定される。

【００２９】ところで、従来のコヒーレント光源におい
ては、半導体レーザ２と光導波路型デバイス３とは、同
じ硬度の接着剤によってサブマウント１に固定されてお
り、又光導波路型デバイス３を構成する材料（ＬｉＮｂ
Ｏ₃）とサブマウント１を構成する材料（Ｓｉ）とは線
膨張係数がそれぞれ異なっている。

【００３０】そのため、光ディスクなどで必要とされる
動作補償温度７５℃の環境下では、半導体レーザ２と光
導波路型デバイス３とにおける熱膨張により、半導体レ
ーザ２の出射端面７と光導波路型デバイス３の入射端面
４との距離が変化してしまい、光結合効率が２０％程度
低下することがある。ＳＨＧレーザの場合、得られる高
調波出力が基本波出力の２乗に比例するため、光結合効
率が２０％変化すると、得られる青色出力が４０％低下
することになる。

【００３１】しかし、本実施の形態１では、光導波路型
デバイス３は、サブマウント１と接する面において入射
端面４から出射端面５に向かう方向に順に配置された２
種類の固定部材６ａと６ｂとによって、サブマウント１
に固定されている。この２種類の固定部材６ａと６ｂと
は、それぞれ硬度が異なるものであり、入射端面４に近
い位置に配置された固定部材６ａは固定部材６ｂよりも
大きな硬度を有している。本実施の形態１では、固定部
材６ａとしてはショア硬度Ｄタイプで９０の紫外線硬化
剤が用いられており、固定部材６ｂとしてはショア硬度
Ｄタイプで３０の紫外線硬化剤が用いられている。

【００３２】このように、本実施の形態１にかかるコヒ
ーレント光源においては、２種類の固定部材を用いて光
導波路型デバイス３をサブマウント１に固定することに
よって、光導波路型デバイス３が入射端面４を基準とし
て出射端面５側（図１中矢印で示すレーザ光の出射方
向）に熱膨張するように構成されている。即ち、本実施
の形態１にかかるコヒーレント光源は、固定部材６ａよ
りも固定部材６ｂの方を柔らかくすることによって、熱
による膨張収縮が固定部材６ａを中心に生じるように構
成されている。

【００３３】このため、モジュール温度が変化したとき
の、半導体レーザ２の出射端面７と光導波路型デバイス
３の入射端面４との距離の変化を抑制でき、これらの位
置関係を安定に保持することができる。よって、本実施
の形態１にかかるコヒーレント光源を用いることで、モ
ジュール温度変化に対しても、安定な光結合特性の実現
を図ることができる。例えば、本実施の形態１にかかる
コヒーレント光源を用いることで、温度変化に対する光
結合効率の変化を５％以内とすることもできる。また、
固定部材６ｂが柔らかいため、線膨張の差によるひずみ
を緩和でき、光導波路型デバイス３が機械的に破損する
ことも回避できる。

【００３４】本実施の形態１において、固定部材６ａ及
び６ｂの硬度は上記したものに特に限定されるものでは
ない。本発明の作用を発揮するのに必要な固定部材６ａ
及び６ｂの硬度は、固定部材６ａと固定部材６ｂとの位
置関係により変化するからである。よって、固定部材６
ａ及び６ｂの硬度は固定部材６ａと固定部材６ｂとの位
置関係に応じて適宜設定すれば良い。

【００３５】例えば、出射端面５付近の固定部材６ｂの
位置を図１に示すよりも半導体レーザ２に近づけ、中央
付近とするのであれば、固定部材６ｂとしては、ショア
硬度Ｄタイプで５０の紫外線硬化剤を用いれば良い。こ
れは、固定部材６ａと６ｂとの間の距離が小さくなる
と、これらの間において温度変化により発生する線膨張
が小さくなるため、硬度を大きくする必要があるためで
ある。更にこの場合、上記に比べて固定部材６ｂの硬度
が大きくなるため、外部からの力などに対してより安定
なモジュールを実現できる。

【００３６】また、本発明においては、固定部材は２種
類以上であっても良く、入射端面４に近い位置に配置さ
れたものほど硬度が大きければ良い。例えば、光導波路
型デバイス３の入射端面４付近及び出射端面５付近の２
点に加えて、更に中央付近に種類の異なる別の固定部材
を塗布して３点で固定する構成とすることもできる。こ
の場合は、固定箇所が増えるため、図１の態様に比べて
更に安定な光結合が実現できる。この場合、中央付近の
固定部材としては、入射端面4付近の固定部材６ａより
も硬度が小さいものを用いれば良い。

【００３７】このように本実施の形態１においては、光
導波路型デバイス３が入射端面４を基準として出射端面
５側に熱膨張するようにするため、種類の異なる固定部
材を用いて光導波路型デバイス３をサブマウント１に固
定しているが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００３８】本発明においては、例えば、接着剤等の固
定部材の量を変えることによって、光導波路型デバイス
３が入射端面４を基準として出射端面５側に熱膨張する
ように構成することもできる。具体的には、図１におい
て固定部材６ａ及び６ｂとして同じ種類の紫外線硬化剤
を用い、固定部材６ａの塗布量を固定部材６ｂの塗布量
よりも多くすることで上記のように構成できる。この場
合、固定部材６ａによる固定強度は、固定部材６ｂによ
る固定強度よりも大きくなり、光導波路デバイス３の入
射端面４側の部分は出射端面５側の部分よりも強固にサ
ブマウント１に固定される。よって、モジュール温度変
化に対する線膨張の差による歪が、光結合部を中心とし
て緩和されるため、安定な光結合特性を維持でき、サブ
マウント１や光導波路デバイス３の破損を回避すること
ができる。

【００３９】本実施の形態１では、上述のように光導波
路デバイス３としては、第２高調波を発生させる光導波
路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスが用いられているが、本発
明はこれに限定されるものではない。本発明において
は、例えば、マハツェン型の変調デバイスに代表される
光変調デバイス等を実装したモジュールを用いることも
できる。

【００４０】マハツェンダ型の変調デバイスは、ＬｉＮ
ｂＯ₃基板上に光導波路を設けて形成されており、伝搬
した光が分岐された後、再度１つの光導波路に結合する
ように構成されている。分岐された２つの光導波路に
は、電極が形成され、それぞれの電極に逆電圧を印加す
ることで、それぞれの分岐した２つの位相状態を変化さ
せ、出射端面より得られる光強度の変調を行うことがで
きる。その他、本実施の形態１においては、マハツェン
ダ型の変調デバイスだけでなく、方向性結合型の変調デ
バイスも同様に用いることができる。

【００４１】これらの変調デバイスも、図１に示す光導
波路デバイス（光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイス）と
同様、細長い形状を有している。また、これらの変調デ
バイスをサブマウント上に実装する場合においても、半
導体レーザやファイバー等に対して高精度な位置調整が
要求される。従って、これらの変調デバイスを用いる場
合においても、図１に示すように、２種類の固定部材を
用いて光導波路型デバイス３をサブマウント１に固定
し、かかる変調デバイスがその入射端面を基準として出
射端面側に熱膨張するように構成することにより、温度
変化時のかかる変調デバイスの歪みを緩和でき、安定な
光結合特性を維持することができる。

【００４２】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２にかかるコヒーレント光源について、図２を参照しな
がら説明する。図２（ａ）は本発明の実施の形態２にか
かるコヒーレント光源の上面を示す概略構成図、図２
（ｂ）は本発明の実施の形態２にかかるコヒーレント光
源の側面を示す概略構成図、図２（ｃ）は図２（ａ）及
び（ｂ）に示す光導波路型デバイスを示す斜視図であ
る。なお、図２（ｂ）は、光導波路型デバイス２３をサ
ブマウント２１に固定する前の状態を示している。

【００４３】図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実
施の形態２にかかるコヒーレント光源も、実施の形態１
と同様に、サブマウント２１上に半導体レーザ２２と光
導波路型デバイス２３とが設けられた構造を有してい
る。また、半導体レーザ２２から出射された光は、光導
波路型デバイス２３の入射端面２４で光結合し、光導波
路型デバイス２３の出射端面２５から出射される。図中
の矢印は出射端面２５から出射されるレーザ光を示して
いる。

【００４４】但し、本実施の形態２においては、光導波
路型デバイス２３として、実施の形態１で用いられたプ
ロトン交換により形成された光導波路の代わりに、機械
加工により形成されたリッジ型光導波路を有する光導波
路デバイス用いられている点で異なっている。

【００４５】図２（ｃ）に示すように、光導波路型デバ
イス２３は、ＭｇＯがドープされたＬｉＮｂＯ₃基板
（第1の基板）２３１と、ＬｉＮｂＯ₃基板（第２の基
板）２３２とを接着剤２３４によって接合して形成され
ている。第1の基板２３１における第２の基板２３２に
対向する面には、電界の印加によって周期的な分極反転
領域が形成されている。この接合の後、第１の基板２３
１は厚みが３μｍになるまで研磨され、その後、機械加
工によりリッジ部２３３が形成されて、導波路（リッジ
型導波路）が形成される。２３５は形成された導波路か
ら出射される導波光を示している。

【００４６】このような機械加工により形成されたリッ
ジ型導波路は、本実施の形態１で用いられているプロト
ン交換導波路に比べて、高温処理に強いという特性があ
る。例えば、プロトン交換導波路では、基板を２００℃
程度まで温度上昇させると、プロトンが拡散するため、
導波特性や波長変換特性を変化させてしまうという問題
がある。しかしながら、機械加工により形成されたリッ
ジ型導波路では、基板を２００℃程度まで温度上昇させ
ても、導波特性や波長変換特性の変化が生じないという
利点がある。

【００４７】このため、本実施の形態２においては、実
施の形態１と異なり、図２（ａ）及び（ｂ）に示すよう
に、光導波路型デバイス２３の入射端面２４側の固定部
材２６ａとして半田が用いられている。なお、半田には
ＰｂＳｎが用いられており、溶融温度は２００℃前後で
あったが、光導波路型デバイス２３の特性に変化は無か
った。

【００４８】一方、光導波路型デバイス２３の出射端面
２５側の固定部材２６ｂとしては、ショア硬度Ｄタイプ
が２０の紫外線硬化剤が用いられており、これは半田よ
りも柔らかい材料である。よって、本実施の形態２にお
いても、光導波路型デバイス３は、入射端面２４を基準
として出射端面２５側（図２中矢印で示すレーザ光の出
射方向）に熱膨張することができ、モジュール温度が変
化したときの膨張収縮による結合ずれを回避することが
できる。

【００４９】従って、本実施の形態２においても、半導
体レーザ２２の出射端面２７と光導波路デバイス２３の
入射端面２４の位置関係を安定に保持することできると
言え、モジュール温度変化に対して安定な光結合特性が
実現されたコヒーレント光源を得ることができる。

【００５０】（実施の形態３）次に本発明の実施の形態
３にかかるコヒーレント光源について、図３を参照しな
がら説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態３にか
かるコヒーレント光源の上面を示す概略構成図、図３
（ｂ）は本発明の実施の形態３にかかるコヒーレント光
源の側面を示す図であって、サブマウントがパッケージ
部材に固定される前の状態を示す概略構成図、図３
（ｃ）は本発明の実施の形態３にかかるコヒーレント光
源の側面を示す図であって、サブマウントがパッケージ
部材に固定された後の状態を示す概略構成図である。

【００５１】一般に、半導体レーザと光導波路デバイス
とを有するＳＨＧレーザ等のコヒーレント光源は、その
信頼性を向上させるためにパッケージ部材などに封止さ
れる。本実施の形態３では、半導体レーザと光導波路デ
バイスが実装されたサブマウントをパッケージに固定し
たコヒーレント光源において、環境変化に対して発光点
が安定して保持されている点、光導波路デバイス等が歪
みによって破損しないで安定してパッケージ部材に固定
されている点について説明する。

【００５２】図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施
の形態３にかかるコヒーレント光源は、半導体レーザ３
２と光導波路型デバイス３３とが設けられたサブマウン
ト３１を、パッケージ部材３０に固定して構成されてい
る。本実施の形態３ではパッケージ部材３０は箱型の形
状を有しており、サブマウント３１はパッケージ部材の
内部に固定されている。

【００５３】本実施の形態３においても、実施の形態１
と同様に、半導体レーザ３２から出射された光は光導波
路型デバイス３３の入射端面３４で光結合し、光導波路
型デバイス３３の出射端面３５から出射される。なお、
図３（ａ）〜（ｃ）においてパッケージ部材３０は断面
で示されている。

【００５４】本実施の形態３において、半導体レーザ３
２、光導波路型デバイス３３及びサブマウント３１は実
施の形態１で示されたものと同様のものである。また、
光導波路型デバイス３３は、実施の形態１と同様に、２
種類の固定部材によってサブマウント３１に固定されて
いる。即ち、本実施の形態３にかかるコヒーレント光源
は、実施の形態１にかかるコヒーレント光源をパッケー
ジ部材３０に固定して構成されたものである。なお、本
実施の形態３においては、光導波路型デバイス３３のサ
ブマウント３１への固定は、実施の形態１で用いた紫外
線硬化剤以外のもの、例えば嫌気性硬化剤、熱硬化性硬
化剤、半田等を用いて行うこともできる。

【００５５】また、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すよう
に、パッケージ部材３０の内部には、出射端面３５側に
位置するサブマウント３１の端部を位置決めするための
突起部３８が設けられている。

【００５６】更に、図３（ｂ）に示すように、サブマウ
ント３１は、パッケージ部材３０の内部と接する面にお
いて、入射端面３４から出射端面３５に向かう方向に順
に配置された２種類の固定部材３６ａ及び３６ｂによっ
て、パッケージ部材３０の内部に固定されている。

【００５７】この固定部材３６ａ及び３６ｂも、それぞ
れ硬度が異なるものであり、出射端面３５に近い位置に
配置された固定部材３６ｂの硬度は固定部材３６ａの硬
度よりも大きくなっている。本実施の形態３では、固定
部材３６ｂとしてはショア硬度Ｄタイプで９０の紫外線
硬化剤が用いられており、固定部材３６ａとしてはショ
ア硬度Ｄタイプで３０の紫外線硬化剤が用いられてい
る。但し、本実施の形態３では固定部材３６ａ及び３６
ｂの硬度はこれに限定されるものではない。固定部材３
６ａ及び３６ｂの硬度は、固定部材３６ａと３６ｂとの
位置関係に応じて適宜設定することができる。

【００５８】このため、モジュール温度が上昇した場
合、本実施の形態３にかかるコヒーレント光源において
は、サブマウント３１は突起部３８を基準に半導体レー
ザ３２側（図３中に示すレーザ光の出射方向とは逆の方
向）に熱膨張することとなる。一方、実施の形態１で述
べたように、光導波路デバイス３３は入射端面３４を基
準にレーザ光の出射方向に熱膨張することとなる。ま
た、温度変化による発光点３９の位置ずれは、光導波路
デバイス３３とサブマウント３１との間の線膨張係数の
差に依存すると言える。

【００５９】ここで、サブマウント３１を構成するシリ
コン（Ｓｉ）の線膨張係数は４×１０^-6、光導波路デバ
イス３３を構成するＬｉＮｂＯ₃の線膨張係数は１０×
１０^- ⁶、パッケージ部材３０を構成するＮｉＦｅの線膨
張係数は６×１０^-6である。よって、光導波路デバイス
３３とサブマウント３１との間の線膨張係数の差は６×
１０^-6（＝１０×１０^-6−４×１０^-6）となる。

【００６０】このことから、温度変化による発光点の位
置ずれは、例えば、光導波路デバイスの全長を１０ｍｍ
とし、モジュール温度が０℃から７０℃の間で変化した
とすると、（６×１０^-6）×３５×１０＝２．１×１０
^-3[ｍｍ]となることから、±２．１［μｍ］である。こ
のため、本実施の形態３にかかるコヒーレント光源を光
ディスクに応用した場合においては、良好な再生および
サーボ特性を得ることができる。また、本実施の形態３
にかかるコヒーレント光源においては、サブマウント３
１に生じる熱応力も緩和されているため、サブマウント
３１が破損する事態も回避することができると言える。

【００６１】一方、上記した図５に示すコヒーレント光
源では、サブマウント６０の下面全体が接着剤によりパ
ッケージ部材６２で固定されており、又それぞれの線膨
張係数が異なっている。このため、本実施の形態３にか
かるコヒーレント光源に比べてサブマウント６０に歪み
が生じ易く、極端な場合は割れなどの破損を招きやすい
と言える。

【００６２】また、従来のコヒーレント光源において
は、放熱性の向上を図るため、サブマウント６０の下面
であって、半導体レーザ５４の直下に相当する部分のみ
を接着した態様も存在する。しかし、この態様では、接
着している部分を支点として、サブマウント６０はレー
ザ光の出射方向に膨張する。また、光導波路デバイス５
８もレーザ光の出射方向に膨張してしまう。このため、
ＬｉＮｂＯ₃基板の線膨張係数が１０×１０^-6と大きい
ことから、モジュール温度が０℃から７０℃の間で変化
した場合、発光点は±３．５μｍ程度移動してしまう。

【００６３】このように、本実施の形態３にかかるコヒ
ーレント光源を用いれば、従来に比べて発光点の位置ず
れを半分程度に軽減できると言える。なお、本実施の形
態３ではパッケージ部材３０に突起部３８を設け、更に
サブマウント３３を二種類の固定部材３６ａ及び３６ｂ
でパッケージ部材３０に固定しているが、本発明におい
ては、突起部３８を設けただけの態様であっても良い
し、突起部３８を設けずに２種類の固定部材３６ａ及び
３６ｂによって固定しただけの態様であっても良い。

【００６４】また、本実施の形態３では、半導体レーザ
３２、光導波路型デバイス３３及びサブマウント３０か
らなる構造体として実施の形態１にかかるコヒーレント
光源が用いられているが、本発明はこれに限定されるも
のではない。本発明においては、光導波路型デバイス３
３がその下面の全体に接着剤が塗布されてサブマウント
３０に固定されたものを用いることもできる。

【００６５】図４は、本発明にかかるコヒーレント光源
の応用例を示す図である。図４においては、本発明にか
かるコヒーレント光源４１は光ディスクシステムの光源
として用いられている。図４において、４２は発光点、
４３は集光レンズ、４４はシリンドリカルレンズ、４５
は検出器である。また、４６は対物レンズ、４７は偏光
ビームスプリッタ−、４８はコリメートレンズである。

【００６６】図４に示すように、発光点４２から出射さ
れたレーザ光はコリメートレンズ４８、偏光ビームスプ
リッタ４７、対物レンズ４６を通って光ディスク（図示
せず）に入射する。次に光ディスクで反射されたレーザ
光は対物レンズ４６を通って偏光ビームスプリッタ４７
に入射し、偏光ビームスプリッタ−４７で反射され、集
光レンズ４２、シリンドリカルレンズ４４を通って検出
器４５に入射する。検出器４５は入射したレーザ光の強
弱を調べ、これにより光ディスクに記録されたデータが
読み取られる。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明にかかるコヒーレン
ト光源を用いれば、動作環境変化に対する光結合特性の
変化または発光点位置の変化を抑制でき、特に本実施の
形態３にかかるコヒーレント光源によれば、光結合特性
の変化及び発光点位置の変化の両方を抑制することがで
きる。このため、本発明にかかるコヒーレント光源を用
いて光ディスクシステムを構成した場合においては、環
境温度変化に対しても、安定な発光点を維持できるた
め、光ディスクシステムの安定なサーボ動作、即ち記録
再生動作が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態１にかかるコ
ヒーレント光源の上面を示す概略構成図、図１（ｂ）は
本発明の実施の形態１にかかるコヒーレント光源の側面
を示す概略構成図

【図２】図２（ａ）は本発明の実施の形態２にかかるコ
ヒーレント光源の上面を示す概略構成図、図２（ｂ）は
本発明の実施の形態２にかかるコヒーレント光源の側面
を示す概略構成図、図２（ｃ）は図２（ａ）及び（ｂ）
に示す光導波路型デバイスを示す斜視図

【図３】図３（ａ）は本発明の実施の形態３にかかるコ
ヒーレント光源の上面を示す概略構成図、図３（ｂ）は
本発明の実施の形態３にかかるコヒーレント光源の側面
を示す図であって、サブマウントがパッケージ部材に固
定される前の状態を示す概略構成図、図３（ｃ）は本発
明の実施の形態３にかかるコヒーレント光源の側面を示
す図であって、サブマウントがパッケージ部材に固定さ
れた後の状態を示す概略構成図

【図４】本発明にかかるコヒーレント光源の応用例を示
す図

【図５】従来の光導波路型ＱＰＭ−ＳＨＧデバイスを用
いたＳＨＧ青色光源の概略構成図

【符号の説明】

１、２１、３１サブマウント２、２２、３２半導体レーザ３、２３、３３光導波路型デバイス４、２４、３４光導波路型デバイスの入射端面５、２５、３５光導波路型デバイスの出射端面６ａ、２６ａ、３６ａ固定部材６ｂ、２６ｂ、３６ｂ固定部材７、２７、３７半導体レーザの出射端面３０パッケージ部材３８突起部３９発光点４１コヒーレント光源４２発光点４３集光レンズ４４シリンドリカルレンズ４５検出器４６対物レンズ４７偏光ビームスプリッタ４８コリメートレンズ２３１第１の基板２３２第２の基板２３３リッジ部２３４接着剤２３５導波光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/377 Ｇ０２Ｂ 6/12 ＪＦターム(参考） 2H037 BA02 DA02 DA06 DA16 2H047 KA04 KA05 NA02 PA13 PA24 QA03 RA00 TA33 2H079 AA02 AA12 BA03 CA05 DA03 EA05 EA33 GA06 2K002 AA01 AB12 CA03 DA06 EA22 GA04 GA10 HA20 5F073 AA65 AB23 BA06 CA05 EA15 FA13 FA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サブマウント上に半導体レーザと光導波
路型デバイスとが設けられた構造を含み、前記半導体レ
ーザから出射された光が前記光導波路型デバイスの入射
端面で光結合し、前記光導波路型デバイスの出射端面か
ら出射されるコヒーレント光源であって、前記光導波路型デバイスは、前記入射端面を基準として
前記出射端面側に熱膨張するように前記サブマウントに
固定されていることを特徴とするコヒーレント光源。
【請求項２】前記光導波路型デバイスが、前記サブマ
ウントと接する面において前記入射端面から前記出射端
面に向かう方向に順に配置された２種類以上の固定部材
によって、前記サブマウントに固定されている請求項１
記載のコヒーレント光源。
【請求項３】前記２種類以上の固定部材が、それぞれ
硬度が異なるものであって、前記入射端面に近い位置に
配置されたものほど大きな硬度を有している請求項２に
記載のコヒーレント光源。
【請求項４】前記２種類以上の固定部材のうち最も前
記入射端面に近い位置に配置されたものが、半田材料で
構成されている請求項３記載のコヒーレント光源。
【請求項５】サブマウント上に半導体レーザと光導波
路型デバイスとが設けられ、且つ、前記サブマウントが
パッケージ部材に固定された構造を含み、前記半導体レ
ーザから出射された光が前記光導波路型デバイスの入射
端面で光結合し、前記光導波路型デバイスの出射端面か
ら出射されるコヒーレント光源であって、前記出射端面側に位置する前記サブマウントの端部は、
前記パッケージ部材に形成された突起部によって位置決
めされていることを特徴とするコヒーレント光源。
【請求項６】サブマウント上に半導体レーザと光導波
路型デバイスとが設けられ、且つ、前記サブマウントが
パッケージ部材に固定された構造を含み、前記半導体レ
ーザから出射された光が前記光導波路型デバイスの入射
端面で光結合し、前記光導波路型デバイスの出射端面か
ら出射されるコヒーレント光源であって、前記サブマウントは、前記出射端面側に位置する端部を
基準として、前記入射端面側に熱膨張するように、前記
パッケージ部材に固定されていることを特徴とするコヒ
ーレント光源。
【請求項７】前記サブマウントが、前記パッケージ部
材と接する面において、前記入射端面から前記出射端面
に向かう方向に順に配置された２種類以上の固定部材に
よって、前記パッケージ部材に固定されている請求項６
記載のコヒーレント光源。
【請求項８】前記２種類以上の固定部材が、それぞれ
硬度が異なるものであって、前記出射端面に近い位置に
配置されたものほど大きな硬度を有している請求項７記
載のコヒーレント光源。
【請求項９】前記光導波路型デバイスが、第２高調波
発生デバイスである請求項１、５又は６のいずれかに記
載のコヒーレント光源。
【請求項１０】前記光導波路型デバイスが、変調デバ
イスである請求項１、５又は６のいずれかに記載のコヒ
ーレント光源。