JP2003215406A - Semiconductor laser module and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser module and its manufacturing method

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JP2003215406A
JP2003215406A JP2002012046A JP2002012046A JP2003215406A JP 2003215406 A JP2003215406 A JP 2003215406A JP 2002012046 A JP2002012046 A JP 2002012046A JP 2002012046 A JP2002012046 A JP 2002012046A JP 2003215406 A JP2003215406 A JP 2003215406A
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JP
Japan
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stem
semiconductor laser
lens holder
laser
lens
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Application number
JP2002012046A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Toda
芳宏 戸田
Tsuyoshi Tanaka
強 田中
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser module which is adaptive to even higher optical coupling efficiency without lowering the yield and made inexpensive by reducing alignment cost and decreasing the number of components and an operation man-hour. <P>SOLUTION: The semiconductor laser module is constituted by fixing a metallic lens holder 4, holding a lens converging or converting the laser light of a semiconductor laser element 1 into pseudo-parallel light, directly on a stem 3 made of copper tungsten by laser welding. A manufacturing method for the semiconductor laser module includes a process of welding and fixing the lens holder 4 directly on the stem 3 by a YAG laser and a process of housing the stem 3 in a package 10 and is characterized by that after peak intensity which is high enough to fuse the copper tungsten material is held, the intensity of the laser lights having the waveforms (14, 16, and 17) used for the YAG laser welding is gradually decreased. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
とレンズ光学系とを一体化したとその製造方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device integrated with a lens optical system and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザモジュールのレンズ
ホルダの固定構造例を図13により説明する。
2. Description of the Related Art An example of a conventional fixing structure for a lens holder of a semiconductor laser module will be described with reference to FIG.

【0003】図13は、半導体レーザモジュールの縦断
面図である。半導体レーザ素子1は半田等の接合手段に
より取り付けられた窒化アルミニウムから成るヒートシ
ンク2を介して銅タングステン材から成るステム3上に
搭載されている。また、前記半導体レーザ素子1の光出
射側の前記ステム3上には、レンズ5を収納したレンズ
ホルダ4が、銀ろう材13によりステム3上に固定され
たコバール、ステンレス鋼等からなる溶接下地金属12
を介して、半導体レーザ素子1と光軸が合う位置にYA
Gレーザ溶接により固定されている(特開2000−2
77843号参照)。
FIG. 13 is a vertical sectional view of a semiconductor laser module. The semiconductor laser device 1 is mounted on a stem 3 made of a copper tungsten material via a heat sink 2 made of aluminum nitride attached by a joining means such as solder. Further, on the stem 3 on the light emitting side of the semiconductor laser element 1, a lens holder 4 accommodating a lens 5 is provided with a welding base made of Kovar, stainless steel or the like fixed on the stem 3 with a silver brazing material 13. Metal 12
To the position where the optical axis is aligned with the semiconductor laser device 1 via
It is fixed by G laser welding (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2).
77784).

【0004】さらに、前記ステム3は、パッケージ10
内底面に半田により固定されている熱電子冷却素子11
上に、同じく半田により固定されている。光ファイバ7
は、前記レンズ5と光軸が合う様に調芯された後、光フ
ァイバ7を保持するフェルール8及びフェルールホルダ
9と共にパッケージ10に固定されている。
Further, the stem 3 is a package 10
Thermionic cooling element 11 fixed to the inner bottom surface by soldering
It is also fixed on the top by soldering. Optical fiber 7
Is aligned with the optical axis of the lens 5 and then fixed to the package 10 together with the ferrule 8 and the ferrule holder 9 for holding the optical fiber 7.

【0005】前記レンズホルダ4の材質としてはステン
レス鋼が用いられている。
Stainless steel is used as the material of the lens holder 4.

【0006】これに対して、前記ステム3の材質として
は熱伝導性に優れる銅タングステン材が用いられてい
る。これは、半導体レーザ素子1の動作温度を制御する
ために、半導体レーザ素子1で発生した熱はヒートシン
ク2を介してステム3に伝達され、さらにステム3の下
側に配置されている熱電子冷却素子11によって冷却す
る効率を高めるためである。
On the other hand, as the material of the stem 3, a copper tungsten material having excellent thermal conductivity is used. This is because in order to control the operating temperature of the semiconductor laser device 1, the heat generated in the semiconductor laser device 1 is transferred to the stem 3 via the heat sink 2, and the thermoelectron cooling arranged under the stem 3 is performed. This is to increase the efficiency of cooling by the element 11.

【0007】また、YAGレーザの照射は、溶接下地金
属12とレンズホルダ4の境界部分に照射され、このと
きのレーザの照射は、ステンレス鋼をその融点約150
0℃まで加熱する出力によって、波形が矩形のレーザに
より行なわれていた。
Irradiation of the YAG laser is applied to the boundary portion between the welding base metal 12 and the lens holder 4, and the laser irradiation at this time is made of stainless steel having a melting point of about 150.
A laser with a rectangular waveform was used with an output heating to 0 ° C.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ステム3に対するレンズホルダ4の固定
が、溶接下地金属12及び銀ろう材13を介して行われ
ている。そのため、溶接下地金属12及び銀ろう材13
の寸法のばらつきにより、ステム3に対するレンズホル
ダ4の搭載位置にもばらつきが発生する。その結果、半
導体レーザ素子1とレンズ5の光結合状態にもばらつき
が発生することとなり、光ファイバ7の調芯コストが増
加する。また、より高い光結合効率に対応するには、歩
留まりが発生することとなる。加えて、溶接下地金属1
2及び銀ろう材13を用いることによる部品点数の増加
及び溶接下地金属12をステム3に固定する作業工数の
発生から、半導体レーザモジュールのコストが増加す
る。
However, in the above-mentioned conventional technique, the lens holder 4 is fixed to the stem 3 via the welding base metal 12 and the silver brazing material 13. Therefore, the welding base metal 12 and the silver brazing material 13
Due to the variation in the dimension, the mounting position of the lens holder 4 with respect to the stem 3 also varies. As a result, the optical coupling state between the semiconductor laser device 1 and the lens 5 also varies, and the alignment cost of the optical fiber 7 increases. Further, in order to cope with higher optical coupling efficiency, a yield will occur. In addition, welding base metal 1
2 and the use of the silver brazing material 13 increase the number of parts and the number of man-hours required to fix the welding base metal 12 to the stem 3, resulting in an increase in the cost of the semiconductor laser module.

【0009】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消することにあり、より高い光結合効率にも歩留まり
を落とすことなく対応可能であり、かつ調芯コストの削
減と部品点数の削減と作業工数の削減により安価な半導
体レーザモジュールを提供することにある。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art, and it is possible to cope with higher optical coupling efficiency without lowering the yield, and also to reduce the alignment cost and the number of parts. And to provide an inexpensive semiconductor laser module by reducing the number of work steps.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑みて請求項
1の半導体レーザモジュールは、パッケージ内に収納し
た銅タングステン製のステム上に半導体レーザ素子を搭
載し、且つ前記半導体レーザ素子のレーザ光を集光又は
擬似平行光に変換するレンズを保持する金属製のレンズ
ホルダを直接、前記ステム上にレーザ溶接固定したこと
を特徴とする。
In view of the above problems, a semiconductor laser module according to a first aspect of the present invention has a semiconductor laser element mounted on a copper-tungsten stem housed in a package, and a laser beam of the semiconductor laser element. It is characterized in that a metal lens holder for holding a lens for condensing light or converting it into pseudo-parallel light is directly laser-welded and fixed onto the stem.

【0011】かかる構成によれば、溶接下地金属及び銀
ろう材の寸法のばらつきによる、レンズホルダの搭載位
置のばらつきが発生しないので、半導体レーザ素子とレ
ンズ5の光結合状態も安定する。
With this structure, the mounting position of the lens holder does not fluctuate due to the fluctuations in the dimensions of the welding base metal and the silver brazing material, so that the optical coupling state between the semiconductor laser element and the lens 5 is also stable.

【0012】次に請求項2の半導体レーザモジュール
は、前記ステムと前記レンズホルダとの溶接部位におい
て、前記ステムの溶融幅をA、前記レンズホルダの溶融
高さをBとしたとき、B<A<2Bであることを特徴と
する。
Next, in a semiconductor laser module according to a second aspect of the present invention, when the fusion width of the stem is A and the fusion height of the lens holder is B, B <A at a welding portion between the stem and the lens holder. <2B.

【0013】かかる構成によれば、前記溶融幅を前記の
関係とすることでレーザ照射時のレンズホルダやステム
への熱衝撃を低く抑え、部材に損傷を与え難くすること
ができる。
According to this structure, by setting the melting width in the above relationship, it is possible to suppress thermal shock to the lens holder and the stem during laser irradiation, and to prevent damage to the member.

【0014】次に請求項3の半導体レーザモジュール
は、前記レンズホルダを構成する金属材料の熱膨張係数
が5×10-6〜12×10-6/℃の範囲であることを特
徴とする。
Next, a semiconductor laser module according to a third aspect of the present invention is characterized in that the thermal expansion coefficient of the metal material forming the lens holder is in the range of 5 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C.

【0015】かかる構成によれば、銅タングステンの熱
膨張係数6.5×10-6〜9.5×10-6/℃に対して
熱膨張係数の差が小さいので、前記レーザ照射時の熱膨
張係数差による溶接箇所におけるクラックの発生を防止
することができる。
According to this structure, since the difference in the coefficient of thermal expansion is small with respect to the coefficient of thermal expansion of copper tungsten of 6.5 × 10 −6 to 9.5 × 10 −6 / ° C., the heat generated during the laser irradiation is small. It is possible to prevent the occurrence of cracks at the welding location due to the difference in expansion coefficient.

【0016】次に請求項4の半導体レーザモジュールは
前記レンズホルダがNi‐Fe合金又はSF20T又は
コバール材からなることを特徴とする。
Next, the semiconductor laser module according to claim 4 is characterized in that the lens holder is made of Ni-Fe alloy, SF20T or Kovar material.

【0017】かかる構成によれば、レンズホルダの材質
において、YAGレーザ溶接においてクラックの発生を
誘発する恐れのある、硫黄成分の含有量が少ないため前
記レーザ照射時の熱膨張係数差による溶接箇所における
クラックの発生を防止することができる。
According to this structure, in the material of the lens holder, since the content of the sulfur component, which may cause the generation of cracks in YAG laser welding, is small, the welded portion in the welded portion due to the difference in the thermal expansion coefficient at the time of laser irradiation. It is possible to prevent the occurrence of cracks.

【0018】また、請求項5の半導体モジュールの製造
方法は、半導体レーザ素子を搭載した銅タングステン製
のステム上に、前記半導体レーザ素子のレーザ光を集光
又は擬似平行光に変換するレンズを保持するレンズホル
ダを直接、YAGレーザにより溶接固定する工程と、こ
のステムをパッケージ内に収納する工程を含み、且つ、
前記YAGレーザ溶接において使用するレーザ光の波形
を、銅タングステン材を溶融するに足るピーク強度を保
持した後、その強度を徐々に低下させたものとすること
を特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor module, wherein a lens made of copper-tungsten having a semiconductor laser element mounted thereon is provided with a lens for condensing laser light of the semiconductor laser element or converting it into pseudo-parallel light. And a step of directly fixing the lens holder by welding with a YAG laser and a step of housing the stem in a package, and
The waveform of the laser beam used in the YAG laser welding is characterized in that after the peak intensity sufficient to melt the copper-tungsten material is maintained, the intensity is gradually decreased.

【0019】かかる構成によれば、部材への損傷を起こ
すことなく前記ステム上に前記レンズホルダを直接、溶
接固定することができる。
According to this structure, the lens holder can be directly welded and fixed onto the stem without damaging the member.

【0020】すなわち、高熱伝導率(〜200W/m
K)及び高融点(約3500℃)を有する銅タングステ
ン材をYAG溶接するには、高エネルギを有するレーザ
光を短時間のうちに照射する必要がある。つまり、高い
パルスピークと短いパルス幅を有するレーザ波形を使用
する必要がある。ここで、波形が矩形のYAGレーザ光
を照射した場合、銅タングステン材はレーザ照射点溶融
後、徐冷されることなく、高温のレーザ照射点よりステ
ム3全体に熱が一気に拡散してしまい、急冷されること
となる。その結果、レーザ照射点に、銅タングステン材
にはクラックが、そして、ステンレス鋼など比較的融点
が低い金属材からなるレンズホルダは照射部分が大きく
抉られる恐れがある。
That is, high thermal conductivity (up to 200 W / m
In order to perform YAG welding of the copper tungsten material having K) and a high melting point (about 3500 ° C.), it is necessary to irradiate laser light having high energy in a short time. That is, it is necessary to use a laser waveform having a high pulse peak and a short pulse width. Here, when the YAG laser light having a rectangular waveform is irradiated, the copper-tungsten material is not gradually cooled after melting at the laser irradiation point, and heat is diffused all at once from the high-temperature laser irradiation point to the entire stem 3. It will be cooled rapidly. As a result, at the laser irradiation point, the copper-tungsten material may be cracked, and the lens holder made of a metal material such as stainless steel having a relatively low melting point may be greatly scuffed.

【0021】これに対して、請求項5の方法によれば、
前記YAGレーザ溶接において使用するレーザ光の波形
を、銅タングステン材を溶融するに足るピーク強度を保
持した後、その強度を徐々に低下させたものとすること
により部材に与える熱衝撃を抑制することができ、部材
への損傷を起こすことなく前記ステム上に前記レンズホ
ルダを直接、溶接固定することが可能となる。
On the other hand, according to the method of claim 5,
The waveform of the laser beam used in the YAG laser welding is held at a peak intensity sufficient to melt the copper-tungsten material, and then the intensity is gradually reduced to suppress the thermal shock given to the member. Therefore, the lens holder can be directly welded and fixed onto the stem without causing damage to the member.

【0022】また、請求項6の半導体レーザモジュール
の製造方法は、前記YAGレーザ溶接において、レーザ
光を前記ステムに照射し且つその反射光が前記レンズホ
ルダに照射されるようにすることを特徴とする。
The semiconductor laser module manufacturing method according to claim 6 is characterized in that, in the YAG laser welding, the stem is irradiated with laser light and the reflected light is irradiated onto the lens holder. To do.

【0023】かかる構成によれば、レンズホルダーに照
射されるレーザ光は強度が緩和された反射光であるの
で、特にレンズホルダーに与える熱衝撃を大きく抑制
し、レンズホルダーに損傷を与え難くすることができ
る。
According to this structure, since the laser light applied to the lens holder is reflected light whose intensity is relaxed, the thermal shock given to the lens holder is greatly suppressed, and the lens holder is less likely to be damaged. You can

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
及び図2によって説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIG.
2 and FIG.

【0025】図1は本発明の半導体レーザモジュールに
おける半導体レーザ素子1搭載部の斜視図である。半導
体レーザ素子1は窒化アルミニウムから成るヒートシン
ク2を介してステム3に搭載され、前記ヒートシンク2
は銅タングステン材から成るステム3上に半田等の接合
手段により取り付けられている。また、前記半導体レー
ザ素子1の光出射側の前記ステム3上には、レンズ5を
収納固定したレンズホルダ4が、半導体レーザ素子1と
光軸が合う位置に、溶接点6にてレーザ溶接により直接
固定されている。レーザの種類としてはYAGレーザが
好ましい。
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser device 1 mounting portion in the semiconductor laser module of the present invention. The semiconductor laser device 1 is mounted on the stem 3 via a heat sink 2 made of aluminum nitride.
Is attached to the stem 3 made of copper tungsten material by a joining means such as solder. Further, on the stem 3 on the light emitting side of the semiconductor laser element 1, a lens holder 4 in which a lens 5 is housed and fixed is formed by laser welding at a welding point 6 at a position where the optical axis is aligned with the semiconductor laser element 1. It is fixed directly. A YAG laser is preferable as the type of laser.

【0026】図2は本発明の半導体レーザモジュールの
縦断面図である。前記ステム3は、金属またはセラミッ
クから成るパッケージ10内底面に半田等で固定されて
いる熱電子冷却素子11上に、半田により固定されてい
る。
FIG. 2 is a vertical sectional view of the semiconductor laser module of the present invention. The stem 3 is fixed to the thermoelectric cooling element 11, which is fixed to the inner bottom surface of the package 10 made of metal or ceramic, by solder or the like.

【0027】前記ステム3の材料としては熱伝導性に優
れる銅タングステン材を使用している。また、前記レン
ズホルダ4には、熱膨張係数が5×10-6〜12×10
-6/℃の範囲にあるNi‐Fe合金又はSF20T又は
コバール材などを用いることが好ましい。
As the material of the stem 3, a copper tungsten material having excellent thermal conductivity is used. The lens holder 4 has a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 −6 to 12 × 10.
It is preferable to use a Ni-Fe alloy or SF20T or Kovar material in the range of -6 / ° C.

【0028】光ファイバ7は、前記レンズ5と光軸が合
う様に調芯された後、光ファイバ7を保持するフェルー
ル8及びフェルールホルダ9と共にパッケージ10に固
定されている。
The optical fiber 7 is aligned in the optical axis with the lens 5, and then fixed to the package 10 together with the ferrule 8 and the ferrule holder 9 for holding the optical fiber 7.

【0029】以上の様に構成された半導体レーザモジュ
ールのうち、前記レンズホルダ4と前記ステム3の溶接
方法について図3〜図8によって説明する。
A method of welding the lens holder 4 and the stem 3 in the semiconductor laser module constructed as described above will be described with reference to FIGS.

【0030】図3〜図6はYAGレーザのパルス波形を
示している。横軸はパルス時間、縦軸はパルス強度であ
る。
3 to 6 show pulse waveforms of the YAG laser. The horizontal axis represents pulse time and the vertical axis represents pulse intensity.

【0031】銅タングステン材は熱伝導性が良い(〜2
00W/mK)ため、YAGレーザにより与えた熱が拡
散しやすく、融点も高い(約3500℃)ため短時間で
高エネルギを照射を行なう必要がある。
Copper-tungsten material has good thermal conductivity (~ 2
Since the heat applied by the YAG laser is easily diffused and the melting point is high (about 3500 ° C.), it is necessary to irradiate high energy in a short time.

【0032】図3及び図4を参照して、YAGレーザ波
形の違いによる銅タングステン材の溶融性の違いを述べ
る。
With reference to FIGS. 3 and 4, the difference in the meltability of the copper tungsten material due to the difference in the YAG laser waveform will be described.

【0033】図3に示すYAGレーザパルス波形14
は、強度I1を有するピークを時間0〜T1の間保持した
後、時間T1〜T2の間に強度をI1から0まで降下させ
るものである。これに対して時間0〜T1におけるピー
クはレーザ照射点の銅タングステン材を溶融するのに充
分なエネルギを有する。また、図4に示す波形15は、
従来から多用されてきた矩形波であり、ピーク強度I2
を有し、ピーク保持時間はT3であり、レーザ照射点の
銅タングステン材を溶融するのに充分なエネルギを有す
る。
YAG laser pulse waveform 14 shown in FIG.
After holding during a peak having an intensity I 1 of the time 0 to T 1, is intended to lower the strength for the time T 1 through T 2 from I 1 to 0. On the other hand, the peak from time 0 to T 1 has sufficient energy to melt the copper tungsten material at the laser irradiation point. Further, the waveform 15 shown in FIG.
It is a rectangular wave that has been frequently used, and has a peak intensity I 2
And has a peak retention time of T 3 and has sufficient energy to melt the copper-tungsten material at the laser irradiation point.

【0034】波形14を有するYAGレーザ光を銅タン
グステン材に照射すると、ピーク強度I1を時間0〜T1
の間保持することにより、熱がステム全体に拡散し、レ
ーザ照射点の温度が銅タングステン材の融点以下に降下
する前に、レーザ照射点温度は銅タングステン材の融点
に達する。レーザ照射点溶融後、時間T1〜T2において
レーザ強度をI1から0まで徐々に降下させていくこと
により、レーザ照射点は徐冷され、溶融した銅タングス
テン材はクラックを発生することなく冷え固まる。
When the copper tungsten material is irradiated with YAG laser light having the waveform 14, the peak intensity I 1 is from time 0 to T 1.
By holding the temperature for a period of time, heat diffuses throughout the stem, and the laser irradiation point temperature reaches the melting point of the copper tungsten material before the temperature of the laser irradiation point falls below the melting point of the copper tungsten material. After melting the laser irradiation point, the laser irradiation point is gradually cooled by gradually decreasing the laser intensity from I 1 to 0 at time T 1 to T 2 , and the molten copper tungsten material does not generate cracks. Chill and harden.

【0035】一方、波形15を有するYAGレーザ光を
銅タングステン材に照射すると、波形15はピーク強度
2、ピーク保持時間T3を有する矩形波であるため、レ
ーザ照射点の銅タングステン材は溶融するが、溶融点の
温度を徐々に降下させることが出来ず、レーザ照射点は
急冷されることとなりクラックを発生する。
On the other hand, when the copper tungsten material is irradiated with the YAG laser beam having the waveform 15, the waveform 15 is a rectangular wave having the peak intensity I 2 and the peak holding time T 3 , so that the copper tungsten material at the laser irradiation point is melted. However, the temperature at the melting point cannot be gradually lowered, and the laser irradiation point is rapidly cooled, and cracks occur.

【0036】以上より、銅タングステン材をクラックを
発生させることなく溶融するには、従来の矩形波ではな
く、レーザ照射点の銅タングステン材を溶融するのに充
分なピーク強度と、徐冷部分を有する波形14が適して
いることがわかる。
From the above, in order to melt the copper-tungsten material without causing cracks, not the conventional rectangular wave but the peak intensity sufficient to melt the copper-tungsten material at the laser irradiation point and the gradually cooled portion are used. It can be seen that the waveform 14 that it has is suitable.

【0037】また、波形15以外にも、例えば図5及び
図6に示す波形16、波形17の様なレーザ照射点の銅
タングステン材を溶融さすに充分なピーク強度と、徐冷
部分を有する波形であれば、ピーク強度、ピーク保持時
間、徐冷期間を、銅タングステン材の体積、銅含有率等
に応じて制御することにより銅タングステン材をクラッ
クを発生させることなく溶融することが可能である。
In addition to waveform 15, waveforms 16 and 17 shown in FIGS. 5 and 6, for example, have a peak intensity sufficient to melt the copper-tungsten material at the laser irradiation point and a waveform having a slow cooling portion. If so, it is possible to melt the copper-tungsten material without causing cracks by controlling the peak strength, the peak holding time, and the slow cooling period according to the volume of the copper-tungsten material, the copper content, and the like. .

【0038】次に図7及び図8にYAGレーザ光18の
レーザ照射位置を示す。図7及び図8は、ステム3及び
レンズ5を収納したレンズホルダ4をレーザ光出射側よ
り見た図である。レーザ照射点19は、銅タングステン
材から成るステム3と金属製のレンズホルダ4(50N
i‐Fe又はSF20T又はコバール材等)の接触部で
ある。このとき、レーザ出力を、融点1500℃前後の
レンズホルダ4が適度に溶融する熱量とすると、融点約
3500℃のステム3の溶融は不充分であり、ステム3
とレンズホルダ4の溶接は不可能である。また逆に、レ
ーザ出力を、融点約3500℃を有する銅タングステン
材が溶融する熱量とすると、レンズホルダ4は、レーザ
照射点が過度に溶融し大きく抉れ、ステム3とレンズホ
ルダ4を直接溶接することができなくなる場合があり得
る。
Next, FIGS. 7 and 8 show laser irradiation positions of the YAG laser light 18. 7 and 8 are views of the lens holder 4 accommodating the stem 3 and the lens 5 as seen from the laser light emitting side. The laser irradiation point 19 includes a stem 3 made of a copper tungsten material and a lens holder 4 (50N) made of metal.
i-Fe or SF20T or Kovar material). At this time, if the laser output is set to an amount of heat that allows the lens holder 4 having a melting point of about 1500 ° C. to appropriately melt, the melting of the stem 3 having a melting point of about 3500 ° C. is insufficient, and the stem 3
The lens holder 4 cannot be welded. On the contrary, when the laser output is set to the amount of heat for melting the copper-tungsten material having the melting point of about 3500 ° C., the laser irradiation point of the lens holder 4 is excessively melted and largely scooped, and the stem 3 and the lens holder 4 are directly welded. It may not be possible to do so.

【0039】そこで図8に示す照射点20の様にレーザ
照射位置を、ステム3とレンズホルダ4の接触部からス
テム3側にずらし、波形14で示すレーザ光を照射す
る。出射されたレーザ光は、まず、ステム3に入射し、
ステム3を適度に溶融する。その後、ステム3に反射し
たレーザ光がレンズホルダ4に入射される。銅タングス
テン材の溶融にエネルギを使用し、エネルギの弱まった
レーザ光は、レンズホルダ4を大きく抉ることはなく適
度に溶融する。以上の操作により、それぞれ適度に溶融
した銅タングステン材とレンズホルダ4は合金化し溶接
される。
Therefore, the laser irradiation position is shifted from the contact portion between the stem 3 and the lens holder 4 to the stem 3 side as in the irradiation point 20 shown in FIG. The emitted laser light first enters the stem 3,
The stem 3 is melted moderately. Then, the laser light reflected by the stem 3 is incident on the lens holder 4. Energy is used to melt the copper-tungsten material, and the weakened laser light does not greatly penetrate the lens holder 4 and melts appropriately. By the above operation, the appropriately molten copper tungsten material and the lens holder 4 are alloyed and welded.

【0040】このときの、レーザ照射位置及びレーザ光
のステム3に対する入射角度について図9を用いて説明
する。図9はステム3及びレンズホルダ4の、YAGレ
ーザ溶接部の縦断面図であり、斜線部22、斜線部2
3、及び斜線部24はそれぞれ、YAGレーザ光18の
ステム3に対する溶け込んだ溶融部分、YAGレーザ光
18のレンズホルダ4に対する溶け込んだ溶融部分、ス
テム3及びレンズホルダ4の合金部を示している。ま
た、Aはステム3側の溶融幅、Bはレンズホルダ4側の
溶融高さを表している。
The laser irradiation position and the incident angle of the laser light on the stem 3 at this time will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the YAG laser welded portion of the stem 3 and the lens holder 4, in which the shaded portion 22 and the shaded portion 2 are shown.
3 and a shaded portion 24 respectively indicate a melted portion of the YAG laser light 18 melted into the stem 3, a melted portion of the YAG laser light 18 melted into the lens holder 4, and an alloy portion of the stem 3 and the lens holder 4. Further, A represents the melting width on the side of the stem 3, and B represents the melting height on the side of the lens holder 4.

【0041】YAGレーザ光18の角度及び照射位置
は、AとBの関係がB<A<2Bとなる様に調整するこ
とが好ましい。このように調整することで、レーザ照射
時のレンズホルダやステムへの熱衝撃を低く抑え、部材
に損傷を与え難くすることができる。一方、前記AとB
の関係がB>A及びA>2Bの場合、溶接箇所における
クラック発生の恐れがある。
The angle and irradiation position of the YAG laser beam 18 are preferably adjusted so that the relationship between A and B is B <A <2B. By adjusting in this way, it is possible to suppress thermal shock to the lens holder and the stem during laser irradiation to be low, and to prevent damage to members. On the other hand, A and B
If the relation of B> A and A> 2B, cracks may occur at the welded portion.

【0042】次に、前記レンズホルダ4には、レンズホ
ルダ4は、熱膨張係数が6.5×10-6〜9.5×10
-6/℃の範囲にある銅タングステン材に対して、熱膨張
係数が5×10-6〜12×10-6/℃の範囲にある材質
を用いることが好ましい。
Next, the lens holder 4 has a coefficient of thermal expansion of 6.5 × 10 −6 to 9.5 × 10.
Against -6 / ° C. Copper tungsten material in the range of, it is preferable to use a material having a thermal expansion coefficient in the range of 5 × 10 -6 ~12 × 10 -6 / ℃.

【0043】これは、YAG溶接において溶接対象金属
間に熱膨張係数差が存在すると、溶接時の加熱冷却過程
において、溶接対象金属間の膨張収縮の割合に差が生じ
ることとなり、溶接部にクラックが発生する。そのた
め、YAG溶接においては、溶接対象金属間の熱膨張係
数差が小さいことが好ましいためである。
This is because if there is a difference in the coefficient of thermal expansion between the metals to be welded in YAG welding, a difference in the rate of expansion and contraction between the metals to be welded will occur during the heating and cooling process during welding, and cracks in the welded portion will occur. Occurs. Therefore, in YAG welding, it is preferable that the difference in thermal expansion coefficient between the metals to be welded is small.

【0044】ここで、前記熱膨張係数が6.5×10-6
/℃未満または12×10-6/℃を越える場合、上述し
た様に溶接部におけるクラック発生の恐れがある。
Here, the coefficient of thermal expansion is 6.5 × 10 −6.
If it is less than / ° C or exceeds 12 × 10 -6 / ° C, cracks may occur in the welded portion as described above.

【0045】熱膨張係数が前記範囲にある金属として、
さらに、Ni‐Fe合金又はSF20T(熱膨張係数1
1×10-6/℃:フェライト系ステンレス鋼、化学成
分:C≦0.05[wt%], Si≦1[wt%],
Mn≦2[wt%], P≦0.05[wt%],
S≧0.15[wt%], Cr=19〜21[wt
%], Mo=1.5〜2.5[wt%], Pb=
0.1〜0.3[wt%],Te=0.01〜0.07
[wt%])又はコバール材(熱膨張係数5.3×10
-6/℃)を使用することが好ましい。その理由は、YA
Gレーザ溶接においてクラックの発生を誘発する恐れの
ある、硫黄成分の含有量が少ないためである。Ni‐F
e合金として特に、50Ni‐Fe(熱膨張係数9.4
×10-6/℃)が好ましい。
As a metal having a coefficient of thermal expansion within the above range,
Furthermore, Ni-Fe alloy or SF20T (coefficient of thermal expansion 1
1 × 10 −6 / ° C .: Ferritic stainless steel, chemical composition: C ≦ 0.05 [wt%], Si ≦ 1 [wt%],
Mn ≦ 2 [wt%], P ≦ 0.05 [wt%],
S ≧ 0.15 [wt%], Cr = 19 to 21 [wt]
%], Mo = 1.5 to 2.5 [wt%], Pb =
0.1-0.3 [wt%], Te = 0.01-0.07
[Wt%]) or Kovar material (coefficient of thermal expansion 5.3 × 10
-6 / ° C.) Is preferably used. The reason is YA
This is because the content of the sulfur component, which may cause the generation of cracks in G laser welding, is small. Ni-F
As an e-alloy, especially 50Ni-Fe (coefficient of thermal expansion 9.4
× 10 -6 / ° C) is preferable.

【0046】次に図2を参照して、本発明の半導体レー
ザモジュールの作製手順について示す。
Next, with reference to FIG. 2, a procedure for manufacturing the semiconductor laser module of the present invention will be described.

【0047】半導体レーザ素子1を窒化アルミニウムか
ら成るヒートシンク2に半田固定する。前記半導体レー
ザ素子1を固定したヒートシンク2を銅タングステン材
から成るステム3上に半田固定する。さらに、レンズ5
を収納固定した前記レンズホルダ4を、前記半導体素子
1の光軸と合う位置に調芯し、ステム3上に直接、YA
Gレーザ溶接固定する。
The semiconductor laser device 1 is soldered and fixed to the heat sink 2 made of aluminum nitride. The heat sink 2 to which the semiconductor laser device 1 is fixed is soldered and fixed onto the stem 3 made of a copper tungsten material. Furthermore, lens 5
The lens holder 4 storing and fixing the lens is aligned at a position aligned with the optical axis of the semiconductor element 1, and the YA is directly attached onto the stem 3.
G Laser welding Fix.

【0048】ステム3とレンズホルダ4の溶接に用いら
れるYAGレーザ光の波形として、銅タングステン材を
溶融さすに充分なピーク強度と、徐冷部分を有する波形
であり、例えば図3、5、6に示す波形14、16、1
7のような波形のものを用いると良い。
The waveform of the YAG laser beam used for welding the stem 3 and the lens holder 4 has a peak intensity sufficient to melt the copper tungsten material and a waveform having a slow cooling portion. For example, FIGS. Waveforms 14, 16, 1 shown in
It is preferable to use a waveform having a waveform like 7.

【0049】また、YAGレーザ照射は照射位置を図8
に示すようにステム3側にずらすと良い。
The irradiation position of the YAG laser irradiation is shown in FIG.
It is better to shift it to the stem 3 side as shown in.

【0050】このとき、ステム3に対する照射角度及び
照射位置を、図9に示すように、前記AとBの関係がB
<A<2Bとなるように照射角度及び照射位置を選択す
ることが好ましい。
At this time, the irradiation angle and the irradiation position with respect to the stem 3 are as shown in FIG.
It is preferable to select the irradiation angle and irradiation position so that <A <2B.

【0051】次いで、上記の様に半導体レーザ素子1、
ヒートシンク2、レンズ5を収納したレンズホルダ4を
搭載したステム3を半田により熱電子冷却素子11上に
固定し、更に前記熱電子冷却素子11を同じく半田にて
パッケージ10内底面に固定する。
Then, as described above, the semiconductor laser device 1,
The stem 3 on which the heat sink 2 and the lens holder 4 accommodating the lens 5 are mounted is fixed on the thermoelectric cooling element 11 by soldering, and the thermoelectric cooling element 11 is also fixed on the inner bottom surface of the package 10 by soldering.

【0052】次いで、フェルール8に保持されている光
ファイバ7を、レンズ5と光軸が合うように調芯した
後、フェルール8をフェルールホルダ9にYAG溶接固
定し、フェルールホルダ9をパッケージ10にYAG溶
接固定する。最後に、パッケージ10上部に天蓋(図示
せず)を載置し、シーム溶接にてパッケージ10に溶接
固定する。
Next, after aligning the optical fiber 7 held by the ferrule 8 so that the optical axis is aligned with the lens 5, the ferrule 8 is YAG-welded and fixed to the ferrule holder 9, and the ferrule holder 9 is fixed to the package 10. Fix by YAG welding. Finally, a canopy (not shown) is placed on the upper part of the package 10 and welded and fixed to the package 10 by seam welding.

【0053】[0053]

【実施例】以下、本実施例として図2に示す半導体レー
ザモジュールを作製した。図2において、半導体レーザ
素子1を窒化アルミニウムから成るヒートシンク2にA
u‐Sn半田にて搭載固定した。前記半導体レーザ素子
1を搭載した前記ヒートシンク2を銅タングステン材か
ら成るステム3にPb‐Sn半田にて固定した。次い
で、レンズ5を収納しSF20Tから成るレンズホルダ
4を前記半導体レーザ素子1の光軸と合った位置に載置
し、ステム3とYAG溶接により直接接合した。
EXAMPLE As the present example, the semiconductor laser module shown in FIG. 2 was manufactured. In FIG. 2, the semiconductor laser device 1 is mounted on a heat sink 2 made of aluminum nitride.
Mounted and fixed with u-Sn solder. The heat sink 2 having the semiconductor laser device 1 mounted thereon was fixed to a stem 3 made of a copper tungsten material with Pb-Sn solder. Then, the lens holder 4 containing the lens 5 and made of SF20T was placed at a position aligned with the optical axis of the semiconductor laser device 1 and directly joined to the stem 3 by YAG welding.

【0054】ステム3とレンズホルダ4の溶接に使用し
たYAGレーザの波形を図10に波形21として示す。
ピーク強度はI3であり、ピーク保持時間は3msec
である。また、パルス時間5msec時に強度1/3×
3、パルス時間10msec時に強度0となる様に波
形制御を行う。また、時間0〜10msecにおける全
照射エネルギ量が15Jとなる様ピーク強度I3を制御
する。
The waveform of the YAG laser used for welding the stem 3 and the lens holder 4 is shown as a waveform 21 in FIG.
The peak intensity is I 3 , and the peak retention time is 3 msec.
Is. Also, when the pulse time is 5 msec, the intensity is 1/3 ×
The waveform is controlled so that the intensity becomes 0 when I 3 and the pulse time is 10 msec. Further, the peak intensity I 3 is controlled so that the total irradiation energy amount becomes 15 J in the time of 0 to 10 msec.

【0055】レーザ照射位置を図11に示す。YAGレ
ーザ光はステム3とレンズホルダ4の接触部から1mm
ステム側にずらされ、照射角度はステム3に対して18
°とした。まずレーザ光を銅タングステン材から成るス
テム3に照射し、その反射光をレンズホルダ4に照射す
ることにより、ステム3及びレンズホルダ4は共に過不
足なく溶融し合金化する。また、銅タングステン材を溶
融するのに充分なピーク強度と、徐冷部分を有する波形
21を用いることにより、溶接部分におけるクラックの
発生が防止できた。
The laser irradiation position is shown in FIG. The YAG laser light is 1 mm from the contact portion between the stem 3 and the lens holder 4.
The irradiation angle is 18 relative to the stem 3
It was °. First, by irradiating the stem 3 made of a copper tungsten material with the laser light and irradiating the reflected light on the lens holder 4, both the stem 3 and the lens holder 4 are melted and alloyed without excess or deficiency. Further, by using the peak strength sufficient to melt the copper-tungsten material and the corrugated portion 21 having the gradually cooled portion, the generation of cracks at the welded portion could be prevented.

【0056】次いで、上記の様に半導体レーザ素子1、
ヒートシンク2、レンズ5を収納したレンズホルダ4を
搭載したステム3をIn‐Pb‐Ag半田により熱電子
冷却素子11に固定し、更に前記熱電子冷却素子11を
同じくIn‐Pb‐Ag半田にてパッケージ10内に固
定する。
Then, as described above, the semiconductor laser device 1,
The stem 3 having the lens holder 4 accommodating the heat sink 2 and the lens 5 mounted thereon is fixed to the thermoelectric cooling element 11 with In-Pb-Ag solder, and the thermoelectron cooling element 11 is also fixed with In-Pb-Ag solder. It is fixed in the package 10.

【0057】次いで、フェルール8に保持されている光
ファイバ7を、レンズ5と光軸が合う様に調芯した後、
フェルール8をフェルールホルダ9にYAG溶接固定
し、フェルールホルダ9をパッケージ10にYAG溶接
固定した。
Then, after the optical fiber 7 held by the ferrule 8 is aligned so that the optical axis is aligned with the lens 5,
The ferrule 8 was fixed to the ferrule holder 9 by YAG welding, and the ferrule holder 9 was fixed to the package 10 by YAG welding.

【0058】図12は最適結合状態においてレンズ5を
光軸に垂直に軸ずれさせ、その後光ファイバ7を調芯し
た際の規格化結合効率を示す。比較例としての溶接下地
金属12及び銀ろう材13を用いた従来の半導体レーザ
モジュールではレンズ5の光軸に対する垂直方向のずれ
は±40μmであり、光結合効率の劣化量は2dBであ
ったのに対して、本実施例の場合、レンズ5の光軸に対
する垂直方向のずれを±20μmに抑えることが可能と
なり、光結合効率の劣化量を0.5dBに抑えることが
できた。
FIG. 12 shows the standardized coupling efficiency when the lens 5 is deviated perpendicularly to the optical axis in the optimal coupling state and then the optical fiber 7 is aligned. In the conventional semiconductor laser module using the welding base metal 12 and the silver brazing material 13 as a comparative example, the deviation of the lens 5 in the direction perpendicular to the optical axis was ± 40 μm, and the deterioration amount of the optical coupling efficiency was 2 dB. On the other hand, in the case of the present embodiment, the deviation of the lens 5 in the direction perpendicular to the optical axis can be suppressed to ± 20 μm, and the deterioration amount of the optical coupling efficiency can be suppressed to 0.5 dB.

【0059】上記の通り、YAGレーザの波形を波形2
1に示す様に制御し、レーザ照射点を図11に示す位置
に設定することによりレンズホルダ4とステム3を、Y
AG溶接可能とし、従来必要であった溶接下地金属12
が不要となったため、レンズ5の半導体レーザ素子1に
対する取り付け精度が向上し、半導体レーザ素子1とレ
ンズ5の光結合状態のばらつきを抑えることができ、光
ファイバ7の調芯コストの削減が可能となった。また、
部品の精度を厳しくする等の手段を用いることなく、光
結合効率の劣化量を抑えたことにより、部品コストの増
加を伴うことなくより高い光結合効率に対応可能となっ
た。更に、溶接下地金属12を不要としたことによる部
品点数の削減、溶接下地金属12をステム3に固定する
作業工数の削減から、半導体レーザモジュールのコスト
を削減することができた。
As described above, the waveform of the YAG laser is changed to the waveform 2
1 and the laser irradiation point is set to the position shown in FIG. 11 to move the lens holder 4 and the stem 3 to Y
Welding base metal 12 that has been required in the past with AG welding enabled
Since the mounting of the lens 5 on the semiconductor laser device 1 is not necessary, the variation in the optical coupling state between the semiconductor laser device 1 and the lens 5 can be suppressed, and the alignment cost of the optical fiber 7 can be reduced. Became. Also,
By suppressing the deterioration amount of the optical coupling efficiency without using means such as tightening the precision of the components, it has become possible to cope with higher optical coupling efficiency without increasing the component cost. Further, the cost of the semiconductor laser module can be reduced because the number of parts is reduced by eliminating the need for the welding base metal 12 and the number of man-hours for fixing the welding base metal 12 to the stem 3 is reduced.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体レーザモ
ジュールによれば、金属製のレンズホルダを直接、銅タ
ングステン製のステム上にレーザ溶接固定したことによ
りレンズホルダの搭載位置のばらつきが発生しないの
で、半導体レーザ素子とレンズの光結合状態も安定す
る。したがって、光ファイバの調芯コストの削減が可能
であり、また、部品の精度を厳しくする等の手段を用い
ることなく、光結合効率の劣化量を抑えたことにより、
部品コストの増加を伴うことなくより高い光結合効率に
対応可能である。更に、溶接下地金属を不要としたこと
による部品点数の削減、溶接下地金属をステムに固定す
る作業工数の削減から、半導体レーザモジュールのコス
トを削減することができる。
As described above, according to the semiconductor laser module of the present invention, the mounting position of the lens holder varies because the lens holder made of metal is directly laser-welded and fixed on the stem made of copper tungsten. Therefore, the optical coupling state between the semiconductor laser device and the lens is also stable. Therefore, it is possible to reduce the centering cost of the optical fiber, and by suppressing the deterioration amount of the optical coupling efficiency without using means such as tightening the accuracy of the parts,
It is possible to cope with higher optical coupling efficiency without increasing the component cost. Further, the cost of the semiconductor laser module can be reduced because the number of parts is reduced by eliminating the need for welding base metal and the number of man-hours for fixing the welding base metal to the stem is reduced.

【0061】さらに、この半導体レーザモジュールの前
記ステムと前記レンズホルダとの溶接部位において、前
記ステムの溶融幅をA、前記レンズホルダの溶融高さを
Bとしたとき、B<A<2Bとした場合、レーザ照射時
のレンズホルダやステムへの熱衝撃を低く抑え、部材に
損傷を与え難くすることができる。
Further, in the welded portion between the stem and the lens holder of this semiconductor laser module, when the melting width of the stem is A and the melting height of the lens holder is B, B <A <2B. In this case, it is possible to suppress thermal shock to the lens holder and the stem during laser irradiation to be low, and to prevent damage to the members.

【0062】また、前記半導体レーザモジュールにおい
て前記レンズホルダを構成する金属材料の熱膨張係数を
5×10-6〜12×10-6/℃の範囲とした場合、銅タ
ングステンの熱膨張係数6.5×10-6〜9.5×10
-6/℃に対して熱膨張係数の差が小さいので、前記レー
ザ照射時の熱膨張係数差によるクラックの発生を防止す
ることができる。
Further, in the semiconductor laser module, when the thermal expansion coefficient of the metal material constituting the lens holder is in the range of 5 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C., the thermal expansion coefficient of copper tungsten is 6. 5 × 10 −6 to 9.5 × 10
Since the difference in the coefficient of thermal expansion is small with respect to −6 / ° C., it is possible to prevent the occurrence of cracks due to the difference in the coefficient of thermal expansion during the laser irradiation.

【0063】また、前記半導体レーザモジュールにおい
て前記レンズホルダをNi‐Fe合金又はSF20T又
はコバール材で構成した場合、レンズホルダの材質にお
いて、YAGレーザ溶接においてクラックの発生を誘発
する恐れのある、硫黄成分の含有量が少ないため前記レ
ーザ照射時の熱膨張係数差による溶接箇所におけるクラ
ックの発生を防止することができる。
In the semiconductor laser module, when the lens holder is made of Ni-Fe alloy, SF20T or Kovar material, the component of the lens holder has a sulfur component which may induce cracks in YAG laser welding. Since the content of is small, it is possible to prevent the occurrence of cracks at the welded portion due to the difference in thermal expansion coefficient during the laser irradiation.

【0064】次に、本発明の半導体レーザモジュールの
製造方法によれば、銅タングステン製のステム上に、レ
ンズホルダを直接、YAGレーザにより溶接固定する際
のレーザ光の波形を、銅タングステン材を溶融するに足
るピーク強度を保持した後、その強度を徐々に低下させ
たものとすることにより、部材への損傷を起こすことな
く前記ステム上に前記レンズホルダを直接、溶接固定す
ることができる。
Next, according to the method of manufacturing the semiconductor laser module of the present invention, the waveform of the laser beam when the lens holder is directly welded and fixed on the copper-tungsten stem by the YAG laser is changed to the copper-tungsten material. By holding the peak strength sufficient for melting and then gradually lowering the strength, the lens holder can be directly welded and fixed onto the stem without causing damage to the member.

【0065】また、この半導体レーザモジュールの製造
方法において、前記YAGレーザ溶接において、レーザ
光を前記ステムに照射し且つその反射光が前記レンズホ
ルダに照射されるようにした場合、レンズホルダーに照
射されるレーザ光は強度が緩和された反射光であるの
で、特にレンズホルダーに与える熱衝撃を大きく抑制
し、レンズホルダーに損傷を与え難くすることができ
る。
Further, in this method of manufacturing a semiconductor laser module, in the YAG laser welding, when the stem is irradiated with laser light and the reflected light thereof is irradiated onto the lens holder, the lens holder is irradiated with the laser light. Since the laser light is reflected light whose intensity is moderated, it is possible to greatly suppress the thermal shock particularly given to the lens holder and make it difficult to damage the lens holder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体レーザ素子搭載部の斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser device mounting portion of the present invention.

【図2】本発明の半導体レーザモジュールの縦断面図で
ある。
FIG. 2 is a vertical sectional view of a semiconductor laser module of the present invention.

【図3】本発明のYAGレーザ波形のパルス時間とパル
ス強度の関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the pulse time and the pulse intensity of the YAG laser waveform of the present invention.

【図4】従来のYAGレーザ波形のパルス時間とパルス
強度の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between pulse time and pulse intensity of a conventional YAG laser waveform.

【図5】本発明のYAGレーザ波形のパルス時間とパル
ス強度の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the pulse time and the pulse intensity of the YAG laser waveform of the present invention.

【図6】本発明のYAGレーザ波形のパルス時間とパル
ス強度の関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the pulse time and the pulse intensity of the YAG laser waveform of the present invention.

【図7】従来のYAGレーザ光の照射位置を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing an irradiation position of a conventional YAG laser beam.

【図8】本発明のYAGレーザ光の照射位置を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing irradiation positions of YAG laser light of the present invention.

【図9】本発明のYAGレーザ光のステム及びレンズホ
ルダに対する溶け込み量の関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the amount of penetration of the YAG laser light of the present invention with respect to the stem and the lens holder.

【図10】本発明のYAGレーザ波形のパルス時間とパ
ルス強度の関係を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the pulse time and the pulse intensity of the YAG laser waveform of the present invention.

【図11】本発明のYAGレーザ光の照射位置を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing irradiation positions of YAG laser light of the present invention.

【図12】垂直方向のレンズのトレランスカーブを示す
図である。
FIG. 12 is a diagram showing a tolerance curve of a lens in a vertical direction.

【図13】従来の半導体レーザモジュールの縦断面図で
ある。
FIG. 13 is a vertical sectional view of a conventional semiconductor laser module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体レーザ素子 2…ヒートシンク 3…ステム 4…レンズホルダ 5…レンズ 6…溶接点 7…光ファイバ 8…フェルール 9…フェルールホルダ 10…パッケージ 11…熱電子冷却素子 12…溶接下地金属 13…銀ろう材 14…パルス波形 15…矩形波 16…パルス波形 17…パルス波形 18…YAGレーザ光 19…レーザ照射点 20…レーザ照射点 21…YAGレーザ波形 22…YAGレーザ光18のステム3に対する溶け込み
部 23…YAGレーザ光18のレンズホルダ4に対する溶
け込み部 24…ステム3及びレンズホルダ4の合金部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser element 2 ... Heat sink 3 ... Stem 4 ... Lens holder 5 ... Lens 6 ... Welding point 7 ... Optical fiber 8 ... Ferrule 9 ... Ferrule holder 10 ... Package 11 ... Thermoelectric cooling element 12 ... Welding base metal 13 ... Silver Brazing material 14 ... Pulse waveform 15 ... Square wave 16 ... Pulse waveform 17 ... Pulse waveform 18 ... YAG laser light 19 ... Laser irradiation point 20 ... Laser irradiation point 21 ... YAG laser waveform 22 ... 23 ... Melting part of YAG laser light 18 with respect to lens holder 4 ... Alloy part of stem 3 and lens holder 4

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】パッケージ内に収納した銅タングステン製
のステム上に半導体レーザ素子を搭載し、且つ前記半導
体レーザ素子のレーザ光を集光又は擬似平行光に変換す
るレンズを保持する金属製のレンズホルダを直接、前記
ステム上にレーザ溶接固定したことを特徴とする半導体
レーザモジュール。
1. A metal lens which mounts a semiconductor laser element on a copper-tungsten stem housed in a package and holds a lens for condensing or converting laser light of the semiconductor laser element into pseudo-parallel light. A semiconductor laser module in which a holder is directly laser-welded and fixed onto the stem.
【請求項2】前記ステムと前記レンズホルダとの溶接部
位において、前記ステムの溶融幅をA、前記レンズホル
ダの溶融高さをBとしたとき、B<A<2Bであること
を特徴とする請求項1記載の半導体レーザモジュール。
2. At the welded portion between the stem and the lens holder, B <A <2B, where A is the melting width of the stem and B is the melting height of the lens holder. The semiconductor laser module according to claim 1.
【請求項3】前記レンズホルダを構成する金属材料の熱
膨張係数が5×10-6〜12×10-6/℃の範囲である
ことを特徴とする請求項1又は2記載の半導体レーザモ
ジュール。
3. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein the metal material forming the lens holder has a coefficient of thermal expansion of 5 × 10 −6 to 12 × 10 −6 / ° C. .
【請求項4】前記レンズホルダがNi‐Fe合金又はS
F20T又はコバール材からなることを特徴とする請求
項1乃至3のいずれかに記載の半導体レーザモジュー
ル。
4. The lens holder is Ni-Fe alloy or S
4. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein the semiconductor laser module is made of F20T or Kovar material.
【請求項5】半導体レーザ素子を搭載した銅タングステ
ン製のステム上に、前記半導体レーザ素子のレーザ光を
集光又は擬似平行光に変換するレンズを保持するレンズ
ホルダを直接、YAGレーザにより溶接固定する工程
と、このステムをパッケージ内に収納する工程を含み、
且つ、前記YAGレーザ溶接において使用するレーザ光
の波形を、銅タングステン材を溶融するに足るピーク強
度を保持した後、その強度を徐々に低下させたものとす
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。
5. A lens holder for holding a lens for condensing laser light of the semiconductor laser element or converting it into pseudo-parallel light is directly fixed to a stem made of copper-tungsten on which a semiconductor laser element is mounted by welding with a YAG laser. And the step of storing this stem in the package,
Moreover, the waveform of the laser beam used in the YAG laser welding is such that a peak intensity sufficient to melt the copper-tungsten material is maintained and then the intensity is gradually decreased. Production method.
【請求項6】前記YAGレーザ溶接において、レーザ光
を前記ステムに照射し且つその反射光が前記レンズホル
ダに照射されるようにすることを特徴とする請求項5記
載の半導体レーザモジュールの製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor laser module according to claim 5, wherein in the YAG laser welding, laser light is applied to the stem and reflected light is applied to the lens holder. .
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