JP2005057069A - Device for detecting deterioration of semiconductor laser, semiconductor laser device having the same, and process for assembling semiconductor laser module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体レーザの劣化検出装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor laser deterioration detection apparatus.
近年、半導体レーザはCD、DVD、レーザプリンタといった民生機器から、樹脂溶着、金属溶接などの産業機器まで幅広く用いられている。 In recent years, semiconductor lasers are widely used from consumer equipment such as CDs, DVDs, and laser printers to industrial equipment such as resin welding and metal welding.
従来の半導体レーザの劣化検出装置としては、測定された駆動電流と光出力から、半導体レーザの有する微分効率を演算し、予め記憶されている初期微分効率との比較により、半導体劣化を検出するもの(例えば特許文献1参照)、製品検査時に検出された光検出器の受光出力を標準出力として記憶し、駆動中に検出される光検出器の受光出力と前記標準出力を比較することにより半導体レーザの劣化を検出するもの(例えば特許文献2参照)などがある。 As a conventional semiconductor laser deterioration detection device, the semiconductor laser is detected by calculating the differential efficiency of the semiconductor laser from the measured drive current and optical output and comparing it with the initial differential efficiency stored in advance. (See, for example, Patent Document 1) A light receiving output of a photodetector detected during product inspection is stored as a standard output, and a semiconductor laser is compared by comparing the light receiving output of the photodetector detected during driving with the standard output. There is one that detects deterioration of the image (for example, see Patent Document 2).
このように駆動電流のモニタ値または光出力のモニタ値、あるいは両者の組み合わせにより半導体レーザの劣化を検出する装置が大半である。 As described above, most apparatuses detect the deterioration of the semiconductor laser based on the monitor value of the drive current, the monitor value of the optical output, or a combination of both.
半導体レーザの故障は、一定の光出力値に対応した駆動電流に調整するAPC制御(オートパワーコントロール)での駆動電流増加率、または一定の駆動電流に保持するACC制御(オートカレントコントロール)での光出力変動、光出力低下率により判断することが一般的である。図10はAPC制御時の半導体レーザ故障モード、図11はACC制御時の半導体レーザ故障モードを示す説明図である。半導体レーザの故障は図10、図11に示すように3つのタイプに分類される。 The failure of the semiconductor laser can be caused by an increase rate of drive current in APC control (auto power control) that adjusts to a drive current corresponding to a constant optical output value, or ACC control (auto current control) that maintains a constant drive current. It is common to make a judgment based on the light output fluctuation and the light output decrease rate. FIG. 10 is a diagram illustrating a semiconductor laser failure mode during APC control, and FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a semiconductor laser failure mode during ACC control. Semiconductor laser failures are classified into three types as shown in FIGS.
タイプ1の故障は、短い時間のレーザ出力で急激に駆動電流増大、または光出力低下するもので製造工程に起因して生じる初期故障である。主要因は半導体レーザ素子の表面コーティング不良、活性層内部の結晶欠陥など半導体レーザ素子製造時の不良である。
The
タイプ2の故障は、半導体レーザを組み込んだ装置を使用中において規定の期間中に要求された機能が果たせず、駆動電流増大、光出力低下するものである。主要因は半導体レーザ素子の表面コーティングにある微小な欠陥、半導体レーザ素子を冷却板(ヒートシンク)へ実装した際の微小なはんだボイド、レーザ装置を断続(パルス)運転させることによるはんだ部の熱疲労、半導体レーザ素子へ静電気あるいは過電流印加などである。 The type 2 failure is one in which a function required during a specified period cannot be performed while a device incorporating a semiconductor laser is in use, resulting in an increase in drive current and a decrease in light output. The main factors are minute defects in the surface coating of the semiconductor laser element, minute solder voids when the semiconductor laser element is mounted on the cooling plate (heat sink), and thermal fatigue of the solder part due to intermittent (pulse) operation of the laser device For example, static electricity or overcurrent is applied to the semiconductor laser element.
タイプ3の故障は、摩耗故障に属するものであり半導体レーザ素子内部の結晶欠陥が徐々に増大、電流注入に対するレーザ発光効率が次第に低下するものである。 Type 3 failures belong to wear failures, where crystal defects inside the semiconductor laser element gradually increase and laser emission efficiency with respect to current injection gradually decreases.
これら、3つのタイプのうちタイプ1で示される半導体レーザの故障は、バーンインなどのスクリーニングによって取り除くことが一般に行われている。また、タイプ3で示される半導体レーザの故障は、半導体レーザ装置の必要な装置寿命に対して補償できるように設計を行うことで回避できる。
Of these three types, failure of the semiconductor laser shown as
タイプ2の故障は、予測することが困難でしかも半導体レーザ装置の使用中に発生することから、大きな問題となる。したがって、タイプ2の故障を早く検知または事前に予測することは非常に重要である。 Type 2 failures are a major problem because they are difficult to predict and occur during use of the semiconductor laser device. Therefore, it is very important to detect or predict type 2 failures early.
さらに、半導体レーザ装置の使用中における半導体レーザの劣化検出とともに、製造段階におけるスクリーニングによってタイプ2の故障を引き起こしそうな半導体レーザ素子を取り除くことが望まれている。一方で、スクリーニングは半導体レーザを装置に組み込む前にロット毎の抜き取り、場合によっては全数行われており、検査に必要な設備、工数など製品製造コストに占める割合は大きく、コスト低減化が求められている。
上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、高精度に半導体レーザの劣化を検出し、半導体レーザ装置の故障を未然に防ぐとともに、製造段階でのスクリーニング工程のコスト低減化も図ることができる装置を提供することにある。 In view of the above-mentioned problems of the conventional technology, the problem to be solved by the present invention is to detect the deterioration of the semiconductor laser with high accuracy and prevent the failure of the semiconductor laser device, and the cost of the screening process in the manufacturing stage. An object of the present invention is to provide an apparatus that can achieve reduction.
本発明の半導体レーザ劣化検出装置は、上記課題を解決するために、半導体レーザを駆動させる電源と、前記半導体レーザの駆動電圧を測定する電圧検出部と、前記駆動電圧値をもとに所定の演算を行い前記半導体レーザの劣化レベルを算出する演算部と、前記劣化レベルと所定の基準値とを比較する比較部とを備えている。そしてこの構成により、半導体レーザの劣化を判断し、劣化した半導体レーザを検出することができる。 In order to solve the above problems, a semiconductor laser degradation detection apparatus according to the present invention includes a power source that drives a semiconductor laser, a voltage detection unit that measures the drive voltage of the semiconductor laser, and a predetermined value based on the drive voltage value. An operation unit that performs an operation to calculate a deterioration level of the semiconductor laser and a comparison unit that compares the deterioration level with a predetermined reference value are provided. With this configuration, it is possible to determine the deterioration of the semiconductor laser and detect the deteriorated semiconductor laser.
また、本発明の半導体レーザ装置は、上記課題を解決するために、前記半導体レーザ劣化検出装置を備えている。そしてこの構成により、使用中の半導体レーザ劣化を検出し、半導体レーザ装置の故障を未然に防ぐことができる。 The semiconductor laser device of the present invention includes the semiconductor laser deterioration detection device in order to solve the above-described problems. With this configuration, it is possible to detect deterioration of the semiconductor laser in use and prevent a failure of the semiconductor laser device.
さらに、本発明の半導体レーザモジュール組み立て工程は、上記課題を解決するために、前記半導体レーザ劣化検出装置を備えている。そしてこの構成により、半導体レーザモジュール製造工程の製品検査時に半導体レーザの良否判定を行い、そして選別された良品に対しスクリーニングを実施して半導体レーザの劣化を検出し、半導体レーザのさらなる信頼性確保とスクリーニング工程の工数低減化が実現できる。 Furthermore, the semiconductor laser module assembling process of the present invention includes the semiconductor laser deterioration detecting device in order to solve the above-described problems. With this configuration, the quality of the semiconductor laser is judged during product inspection in the manufacturing process of the semiconductor laser module, and the selected good products are screened to detect the deterioration of the semiconductor laser, thereby further ensuring the reliability of the semiconductor laser. Reduced man-hours for the screening process.
以上のように、本発明は半導体の駆動電圧からその劣化の程度を推測し、基準値と比較することで半導体レーザの劣化検知を行うもので、半導体レーザ装置の故障を未然に防ぐとともに、製造段階でのスクリーニング工程のコスト低減化も図ることができる。 As described above, the present invention estimates the degree of deterioration from the driving voltage of a semiconductor and compares it with a reference value to detect the deterioration of the semiconductor laser. The cost of the screening process at the stage can also be reduced.
本発明の目的は各請求項に記載した構成を実施の形態の要部とすることにより達成できるので、以下には各請求項に対応する一実施例についての詳細を、表1と図1〜図9を参照して説明し、併せて効果を述べて本発明の実施の形態についての説明とする。 Since the object of the present invention can be achieved by using the structure described in each claim as the main part of the embodiment, the details of one embodiment corresponding to each claim will be described below in Table 1 and FIGS. The embodiment will be described with reference to FIG. 9 together with the effect.
(実施の形態1)
図1は請求項1記載の発明に対応する半導体レーザ劣化検出装置の構成を示すブロック図である。図1において、動作を兼ねた構成を説明すると、半導体レーザ1は発光用ダイオードを有し、接続端子へ電源供給を行えばレーザ発光するものである。レーザ駆動用電源2は半導体レーザ1に電源を供給し半導体レーザ1を駆動するものである。電圧検出部3は半導体レーザ1の接続端子より、駆動中の電圧を検出し、電圧値として出力するものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a semiconductor laser deterioration detecting apparatus corresponding to the first aspect of the present invention. In FIG. 1, a configuration that also serves as an operation will be described. A
演算部4は電圧検出部3にて測定された半導体レーザ1の駆動電圧を用いて、半導体レーザ1の劣化の程度を表す劣化レベルを演算するものである。比較部5は、基準となる予め定められた所定の劣化レベルと、演算部4で求めた半導体レーザ1の劣化レベルを比較し、半導体レーザ1の劣化レベルを判断するとともに良否結果を出力するものである。
The calculation unit 4 calculates a deterioration level representing the degree of deterioration of the
このように本実施の形態の発明は、半導体レーザの駆動電圧の経時変化または過渡変化に応じて、半導体レーザの劣化を判断するものであり、電圧計測という性格上、特別なセンサ類、調整あるいはメンテナンスなどを必要とせず容易かつ信頼性の高い半導体レーザの劣化検出を行うことができる。 As described above, the invention according to the present embodiment determines the deterioration of the semiconductor laser in accordance with the time-dependent change or transient change of the driving voltage of the semiconductor laser. Due to the nature of voltage measurement, special sensors, adjustments or It is possible to easily and reliably detect the deterioration of the semiconductor laser without requiring maintenance or the like.
そして、従来の半導体レーザ劣化検出装置に用いられてきた光出力をモニタする光学センサ(例えばフォトダイオードなど)、それに付随するレンズ類、調整機構などの必要が無くなるため、半導体レーザ装置の製造コスト低減化にも大きな効果がある。 In addition, since there is no need for an optical sensor (for example, a photodiode) that monitors the light output that has been used in the conventional semiconductor laser deterioration detection device, the accompanying lenses, adjustment mechanism, etc., the manufacturing cost of the semiconductor laser device is reduced There is also a big effect in the conversion
(実施の形態2)
本実施の形態は、請求項2記載の発明に対応する半導体レーザ劣化検出装置に関するものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様の構成と作用効果を奏するところについては詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
(Embodiment 2)
The present embodiment relates to a semiconductor laser deterioration detection apparatus corresponding to the invention described in claim 2. In addition, in this Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted about the place which has the structure and effect similar to
図2は半導体レーザを稼働させた際における光出力の経時変化を示す図である。本実施の形態に使用した半導体レーザは、発光スポットがアレイ化された高出力型で、半導体レーザ素子の冷却は水冷により一定に保たれている。また、本実施の形態における半導体レーザの駆動条件はレーザONを1秒、レーザOFFを1秒としたパルス運転である。図2に示すように、本実施の形態の駆動条件では約1200時間にて半導体レーザが発光しなくなり、故障となった。 FIG. 2 is a diagram showing a change with time in optical output when the semiconductor laser is operated. The semiconductor laser used in this embodiment is a high-power type in which light emission spots are arrayed, and cooling of the semiconductor laser element is kept constant by water cooling. The driving condition of the semiconductor laser in this embodiment is a pulse operation in which the laser is turned on for 1 second and the laser is turned off for 1 second. As shown in FIG. 2, under the driving conditions of the present embodiment, the semiconductor laser stopped emitting light in about 1200 hours, resulting in a failure.
図3は図2で示した結果を、半導体レーザにおける駆動電圧の経時変化で表した結果の図である。図3に示した駆動電圧の経時変化は、半導体レーザのON時における予め定められた区間の平均電圧をプロットしたものである。図3から明らかなように半導体レーザの劣化に伴い接合層のリーク電流が徐々に増加するため、駆動電圧が次第に低下する。すなわち、駆動電圧の経時変化からその低下量を監視すれば、半導体レーザの劣化検出が可能となる。 FIG. 3 is a diagram showing the result shown in FIG. 2 as a change with time of the driving voltage in the semiconductor laser. The change with time of the drive voltage shown in FIG. 3 is a plot of the average voltage in a predetermined section when the semiconductor laser is ON. As is apparent from FIG. 3, the leakage current of the junction layer gradually increases with the deterioration of the semiconductor laser, so that the drive voltage gradually decreases. That is, the deterioration of the semiconductor laser can be detected by monitoring the amount of decrease in the drive voltage over time.
そこで本実施の形態では、図1の比較部5が駆動電圧の低下量10mVを半導体レーザが劣化したと判断する基準値とし、前記基準値と半導体レーザの初期状態における駆動電圧V0および半導体レーザ使用時の駆動電圧V1の差を演算部4が半導体レーザ1の劣化レベルとして求め、比較部5は前記基準値と前記劣化レベルをレーザ使用中に逐次比較し、基準値より劣化レベルが増大したことをもって半導体レーザが劣化したと判断するものである。
Therefore, in the present embodiment, the comparison unit 5 in FIG. 1 uses the decrease amount of 10 mV of the drive voltage as a reference value for determining that the semiconductor laser has deteriorated, and the reference value, the drive voltage V 0 in the initial state of the semiconductor laser, and the semiconductor laser The calculation unit 4 obtains the difference of the driving voltage V 1 during use as the deterioration level of the
なお、上記実施の形態では半導体レーザの劣化レベルを駆動電圧そのものの変化で判定するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、図4は図3に示した駆動電圧の経時変化について、駆動電圧V0を100%として整理し直した図である。半導体レーザ1が劣化したと判断する基準値を0.6%とすれば、図3において説明したことと同じ半導体レーザの劣化検出ができる。半導体レーザはロットなどにより個体差を有するため、図4に示した比率を用いた劣化判定の方が、より汎用的に利用することができる。
In the above embodiment, the deterioration level of the semiconductor laser is determined by the change of the drive voltage itself, but the present invention is not limited to this. That is, FIG. 4 is a diagram rearranging the drive voltage V 0 as 100% with respect to the change over time of the drive voltage shown in FIG. If the reference value for determining that the
また、本実施の形態に示した数値は、あくまで実施例の説明のため表記したもので本発
明を限定するものではなく、使用する半導体レーザと駆動条件に応じて決定されるものである。
In addition, the numerical values shown in the present embodiment are merely described for the purpose of describing the examples, and do not limit the present invention, and are determined according to the semiconductor laser to be used and the driving conditions.
(実施の形態3)
本実施の形態は、請求項3記載の発明に対応する半導体レーザ劣化検出装置に関するものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様の構成と作用効果を奏するところについては詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
(Embodiment 3)
The present embodiment relates to a semiconductor laser deterioration detection apparatus corresponding to the invention described in claim 3. In addition, in this Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted about the place which has the structure and effect similar to
図5は、図3と同じ半導体レーザの駆動電圧の経時変化を示す図である。図5において、区間Aでは駆動電圧の経時変化率は1000時間あたり−10mVであり、半導体レーザが故障した1200時間近傍の区間Bではその低下率も大きくなり1000時間あたり−30mVである。 FIG. 5 is a diagram showing the change over time in the drive voltage of the same semiconductor laser as in FIG. In FIG. 5, the rate of change of the drive voltage with time in section A is −10 mV per 1000 hours, and the rate of decrease in section B in the vicinity of 1200 hours when the semiconductor laser has failed increases to −30 mV per 1000 hours.
そこで本実施の形態では、この半導体レーザ1の駆動電圧の経時変化率を図1の演算部4で半導体レーザの劣化レベルとして求め、比較部5が予め決められた基準値と比較し、基準値よりも駆動電圧の低下率が大きいと判断することで、半導体レーザの劣化を検出するものである。例えば劣化の基準値を1000時間あたり−25mVと設定すれば、図5に示すように半導体レーザが故障する以前、区間Bにおいて半導体レーザ故障を検出することができる。
Therefore, in this embodiment, the rate of change with time of the drive voltage of the
なお、本実施の形態に示した数値は、あくまで実施例の説明のため表記したもので本発明を限定するものではなく、使用する半導体レーザと駆動条件に応じて決定されるものである。 It should be noted that the numerical values shown in the present embodiment are described only for the purpose of explaining the examples and do not limit the present invention, and are determined according to the semiconductor laser to be used and the driving conditions.
(実施の形態4)
本実施の形態は、請求項4記載の発明に対応する半導体レーザ劣化検出装置に関するものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様の構成と作用効果を奏するところについては詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
(Embodiment 4)
The present embodiment relates to a semiconductor laser deterioration detection apparatus corresponding to the invention described in claim 4. In addition, in this Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted about the place which has the structure and effect similar to
図6は、半導体レーザの照射開始近傍における駆動電圧の過渡変化を示す図である。図6に示すように駆動電圧の過渡変化は半導体レーザの照射開始直後にピークをとり、以降安定となる。図6では縦軸の電圧表示について、駆動電圧ピークを100%として表している。この駆動電圧の変化特性は、半導体レーザ素子の劣化あるいは素子のはんだ実装状態を反映しており、劣化が進行する、または実装不良があるとピーク値からの低下量が大きくなる。 FIG. 6 is a diagram showing a transient change of the drive voltage in the vicinity of the start of irradiation of the semiconductor laser. As shown in FIG. 6, the transient change in the driving voltage takes a peak immediately after the start of irradiation of the semiconductor laser and becomes stable thereafter. In FIG. 6, the drive voltage peak is represented as 100% for the voltage display on the vertical axis. This change characteristic of the driving voltage reflects the deterioration of the semiconductor laser element or the solder mounting state of the element, and when the deterioration progresses or there is a mounting failure, the amount of decrease from the peak value increases.
図6の実線で示した駆動電圧波形Aは正常な半導体レーザであり、駆動電圧のピークから30ms後の電圧低下量VAは0.83%であった。一方、波線で示した駆動電圧波形Bははんだ実装に微小ボイドがあった半導体レーザであり、駆動電圧のピークから30ms後の電圧低下量VBは1.02%であった。 The drive voltage waveform A indicated by the solid line in FIG. 6 is a normal semiconductor laser, and the voltage drop amount V A after 30 ms from the peak of the drive voltage was 0.83%. On the other hand, the drive voltage waveform B indicated by the wavy line is a semiconductor laser having microvoids in solder mounting, and the voltage drop V B after 30 ms from the peak of the drive voltage was 1.02%.
そこで本実施の形態では、図1の演算部4で半導体レーザ照射開始直後に測定される駆動電圧のピーク値からの低下量を半導体レーザの劣化レベルとして求め、比較部5が予め決められた基準値と比較し、基準値よりも駆動電圧の低下量が大きいと判断することで、半導体レーザの劣化を検出するものである。 Therefore, in the present embodiment, the amount of decrease from the peak value of the driving voltage measured immediately after the start of semiconductor laser irradiation by the calculation unit 4 in FIG. 1 is obtained as the deterioration level of the semiconductor laser, and the comparison unit 5 determines a predetermined reference. The deterioration of the semiconductor laser is detected by comparing with the value and determining that the amount of decrease in the drive voltage is larger than the reference value.
本実施の形態においては、図6に示すように半導体レーザ劣化を判定する基準値Vrefを1.0%とした。これにより、駆動電圧波形Bで示される半導体レーザの劣化検知が可能と半導体レーザの良否判定が可能となる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the reference value V ref for determining the deterioration of the semiconductor laser is 1.0%. Thereby, it is possible to detect the deterioration of the semiconductor laser indicated by the drive voltage waveform B and to determine whether the semiconductor laser is good or bad.
半導体レーザの実装はんだ部分に微小なボイドが発生している場合、図10、図11で示したタイプ2による故障を引き起こす場合があり、本発明を製造工程に用いれば製品出荷前の選別に対し有効である。さらに本発明はこれまで行われてきたスクリーニングよりも短時間での半導体レーザの良品選別が可能となる。 In the case where a minute void is generated in the mounting solder portion of the semiconductor laser, the failure due to the type 2 shown in FIG. 10 and FIG. 11 may be caused. It is valid. Furthermore, according to the present invention, it is possible to sort non-defective semiconductor lasers in a shorter time than screening that has been performed so far.
(実施の形態5)
本実施の形態は、請求項5記載の発明に対応する半導体レーザ劣化検出装置に関するものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様の構成と作用効果を奏するところについては詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
(Embodiment 5)
The present embodiment relates to a semiconductor laser deterioration detection apparatus corresponding to the invention described in claim 5. In addition, in this Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted about the place which has the structure and effect similar to
図7は、半導体レーザの照射開始近傍における駆動電圧の過渡変化を示す図で、図6と同じものである。図7の実線で示した駆動電圧波形Aは正常な半導体レーザであり、波線で示した駆動電圧波形Bは実装不良があった半導体レーザである。図7から明らかなように、区間tにおける両波形の変化勾配は異なる。 FIG. 7 is a diagram showing a transient change of the driving voltage in the vicinity of the start of irradiation of the semiconductor laser, and is the same as FIG. A drive voltage waveform A indicated by a solid line in FIG. 7 is a normal semiconductor laser, and a drive voltage waveform B indicated by a broken line is a semiconductor laser having a mounting failure. As is clear from FIG. 7, the change gradients of both waveforms in the section t are different.
そこで本実施の形態では、この駆動電圧波形AとBの変化勾配を図1の演算部4で半導体レーザの劣化レベルとして求め、比較部5が予め決められた基準値と比較し、基準値よりも変化勾配が大きいと判断することで、半導体レーザの劣化を検出するものである。 Therefore, in the present embodiment, the change gradient of the drive voltage waveforms A and B is obtained as the deterioration level of the semiconductor laser by the calculation unit 4 in FIG. 1, and the comparison unit 5 compares it with a reference value determined in advance. In this case, the deterioration of the semiconductor laser is detected by determining that the change gradient is large.
次に示す(表1)は図7で示した半導体レーザの駆動電圧における半導体レーザ劣化の検出結果である。 The following (Table 1) shows detection results of semiconductor laser deterioration at the driving voltage of the semiconductor laser shown in FIG.
本実施の形態では半導体劣化を判定する基準値を10msあたり−0.42%としている。表中、半導体レーザAは図7で駆動電圧波形Aに、半導体レーザBは同図で駆動電圧波形Bに対応し、それぞれ区間tにおける変化勾配は10msあたり−0.36%、−0.47%となる。表1に示した結果から明らかなように、基準値よりも変化勾配が大きい半導体レーザBは、劣化有りと判定される。 In this embodiment, the reference value for determining semiconductor degradation is set to −0.42% per 10 ms. In the table, the semiconductor laser A corresponds to the drive voltage waveform A in FIG. 7 and the semiconductor laser B corresponds to the drive voltage waveform B in FIG. 7, and the change gradients in the section t are −0.36% and −0.47 per 10 ms, respectively. %. As is clear from the results shown in Table 1, the semiconductor laser B having a larger change gradient than the reference value is determined to have deteriorated.
以上のように本実施の形態によれば、半導体レーザの照射開始直後に測定される駆動電圧のピーク値以降の変化勾配と、所定の基準値を比較することにより半導体レーザの良否判定を行うことができ、さらに本実施の形態は、これまで行われてきたスクリーニングよりも短時間での半導体レーザの良品選別が可能となる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine whether or not a semiconductor laser is good by comparing a change gradient after a peak value of a driving voltage measured immediately after the start of irradiation of the semiconductor laser with a predetermined reference value. Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to sort non-defective semiconductor lasers in a shorter time than the screening performed so far.
また、実施の形態4にも記したとおり、半導体レーザの実装はんだ部分に微小なボイドが発生している場合、図10、図11で示した半導体レーザのタイプ2による故障を引き起こす場合があり、本実施の形態を製造工程に用いれば製品出荷前の選別に対し有効であ
る。
Further, as described in the fourth embodiment, when a small void is generated in the mounting solder portion of the semiconductor laser, the semiconductor laser type 2 shown in FIGS. 10 and 11 may cause a failure. Use of this embodiment in the manufacturing process is effective for sorting before product shipment.
(実施の形態6)
本実施の形態は、請求項6記載の発明に対応する半導体レーザ装置に関するものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1と同様の構成と作用効果を奏するところについては詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
(Embodiment 6)
The present embodiment relates to a semiconductor laser device corresponding to the sixth aspect of the present invention. In addition, in this Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted about the place which has the structure and effect similar to
図8は本実施の形態における半導体レーザ装置を示すブロック図である。半導体レーザ6はレーザ駆動用電源8により電源が供給され、レーザ冷却装置9により冷却されることにより、利用可能な状態となる。レーザ冷却装置9は水冷の場合のチラー、ペルチェ素子などを指し、自然放熱の場合などレーザ冷却装置を必要としないこともある。半導体レーザ劣化検出装置7は、実施の形態1から実施の形態5までに説明したいずれかのものであり、半導体レーザ6の接続端子より駆動電圧を測定し、この演算結果から半導体レーザ劣化を検出するもので、半導体レーザの劣化検出があった場合には警告を出力する。
FIG. 8 is a block diagram showing a semiconductor laser device according to the present embodiment. The semiconductor laser 6 is supplied with power by a laser driving power supply 8 and is cooled by a laser cooling device 9 to be usable. The laser cooling device 9 refers to a chiller or a Peltier element in the case of water cooling, and may not require a laser cooling device in the case of natural heat dissipation. The semiconductor laser
本実施の形態によれば、半導体レーザ装置は使用中の半導体レーザの劣化を検出し、装置故障を未然に防ぐことができる。また、特別なセンサ類、調整あるいはメンテナンスなどを必要とせず容易かつ信頼性の高い半導体レーザの劣化検出を行うことができる。 According to the present embodiment, the semiconductor laser device can detect the deterioration of the semiconductor laser in use and prevent a device failure in advance. Further, it is possible to easily and reliably detect the deterioration of the semiconductor laser without requiring special sensors, adjustment or maintenance.
(実施の形態7)
本実施の形態は、請求項7記載の発明に対応する半導体レーザモジュール組み立て工程に関するものである。なお、本実施の形態において、実施の形態1、2、3、4、5と同様の構成と作用効果を奏するところについては詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。
(Embodiment 7)
This embodiment relates to a semiconductor laser module assembling process corresponding to the seventh aspect of the invention. In the present embodiment, detailed description of the same configuration and operational effects as those of the first, second, third, fourth, and fifth embodiments will be omitted, and different points will be mainly described.
図9は本発明の半導体レーザモジュール組み立て工程の流れを示すフローチャートである。製造された半導体レーザは、まずステップ(図面でSと表示する)10で示される半導体レーザ良否判定1により良品選別される。本ステップにおいては、本実施の形態4または実施の形態5に記載の半導体レーザ劣化検出装置が用いられる。
FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the semiconductor laser module assembly process of the present invention. The manufactured semiconductor lasers are first selected according to the semiconductor laser pass /
次にステップ11ではステップ10での良否判定結果に応じて半導体レーザを選別し、良品のみ次工程のステップ12へ進める。ステップ12では、前記良品であった半導体レーザに対し半導体レーザ良否判定2を用いて、さらに良品選別される。本ステップは、一般にスクリーニング検査工程と呼ばれるもので、実施の形態2または実施の形態3に記載の半導体レーザ劣化検出装置が用いられる。
Next, in
次のステップ13ではステップ12での良否判定結果に応じて半導体レーザを選別し、良品のみを次のステップ14で示される半導体レーザモジュールへの組み込みを行う。半導体レーザモジュールへの組み込みとは、集光に必要なレンズの取り付け、レーザ装置へのマウント、高出力化のためのスタック化などを指す。なお、ステップ11、ステップ13で良品と選別された半導体レーザの不良品はそれぞれステップ15で半導体レーザモジュール組立て工程から除かれる。
In the
このように本実施の形態によれば、高精度かつ安価に半導体レーザの良否判定ができるようになる。また、本実施の形態の特徴はステップ10およびステップ12で示した良否判定を先に行うことにある。すなわち、実施の形態4および実施の形態5に記載の半導体レーザ劣化検出装置によれば短時間での良否判定が可能となるため、これをスクリーニング工程より前に行うことで、より高精度の良品選別が可能となることのみならずスクリーニング工程のコスト削減が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine the quality of a semiconductor laser with high accuracy and low cost. The feature of this embodiment is that the pass / fail determination shown in
本発明の半導体レーザ劣化検出装置およびそれを備えた半導体レーザ装置と半導体レーザモジュール組み立て工程は、半導体レーザ装置の故障を未然に防ぐとともに、製造段階でのスクリーニング工程のコスト低減化も図ることができ、半導体レーザの劣化検出と、半導体レーザ装置および半導体レーザモジュール組み立て工程に適用できる。 The semiconductor laser deterioration detection device of the present invention and the semiconductor laser device and semiconductor laser module assembling process provided with the same can prevent a failure of the semiconductor laser device and reduce the cost of the screening process in the manufacturing stage. The present invention can be applied to semiconductor laser deterioration detection and a semiconductor laser device and semiconductor laser module assembly process.
1、6 半導体レーザ
2、8 レーザ駆動用電源
3 電圧検出部
4 演算部
5 比較部
7 半導体レーザ劣化検出装置
DESCRIPTION OF
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