JP2005243659A

JP2005243659A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2005243659A
Application number: JP2003433275A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Fuse; 一義布施
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-09-08
Also published as: US20050147149A1

Abstract

【課題】ロッドレンズを基台に固着する際に、接着剤がＬＤとコリメートレンズの間に入り込まずに歩留まり良く製造でき、かつロッドレンズの位置変動を抑え、コリメートの性能低下を抑えることのできる半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ１２と、該半導体レーザの光出射端面１２ｃに対向して配置されたコリメートレンズ１４と、該コリメートレンズの両端１４ａを挟持する様に、前記半導体レーザがレーザ光を出射する方向（Ｚ方向）に突出して袖部がその両端に形成され、前記半導体レーザを搭載する基台とを具備する半導体レーザ装置であって、前記袖部の互いに対向する面に切り欠きが設けられている。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は半導体レーザ装置に関し、特に半導体レーザから出射されるレーザ光をコリメートするロッドレンズあるいはシリンドリカルレンズを具備した半導体レーザ装置に関する。

一般に半導体レーザ（Laser Diode: 以下ＬＤという）から出射されるレーザ光は、特に高出力ＬＤにおいては活性層に垂直な方向の拡がり角が大きいため、ＬＤの光出射端面近傍にロッドレンズやシリンドリカルレンズを配してＬＤ出射光をコリメートし、効率よく後段の光素子に光結合させる手法が取られる。下記特許文献１にはそのような手法の一例が開示されている。この文献にはＬＤ及びロッドレンズを搭載する基台において、ＬＤの両側に設けた２つの凸部の端面にロッドレンズを固着し、ＬＤ出射光をコリメートする技術が述べられている。ロッドレンズはＬＤの光出射方向側にＬＤに接近して設けられ、且つＬＤの光出射端面とロッドレンズの中心軸が平行となるように設けられる。ロッドレンズはその両端部の円筒面に接着剤が塗布され、ＬＤの両側に位置する基台端面に接着される。
特開２０００−９８１９０号公報

上記特許文献１では、ロッドレンズを固着する接着剤の厚みが周囲温度変化により変化した場合、ロッドレンズはレーザ光の光軸方向に移動し、ロッドレンズとＬＤの光出射端面の間の距離が変化する。この距離変化によりコリメートの性能が著しく低下する場合がある。また、ロッドレンズに対して前記光出射端面及びロッドレンズを固着する面は同じ側に位置する。更にロッドレンズを固着する面を含む基台の端面とロッドレンズ間の隙間は、ロッドレンズ全長にわたり狭く、ロッドレンズとＬＤの光出射端面の間の隙間に接近している。従って、ロッドレンズを接着剤で固着する際に、毛細管現象により接着剤が、前記基台の端面とロッドレンズ間の微小な隙間を介して、前記光出射端面とロッドレンズの隙間に入り込む危険性がある。このように、接着剤がＬＤとロッドレンズの間に入り込みＬＤの光出射端面を塞いでしまうと、ロッドレンズのコリメートの性能が著しく低下する。

従って本発明は、ロッドレンズ等のコリメートレンズを基台に固着する際に、接着剤がＬＤとコリメートレンズの間に入り込まずに歩留まり良く製造でき、かつロッドレンズの位置変動を抑え、コリメートの性能低下を抑えることのできる半導体レーザ装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザと、該半導体レーザの光出射端面に対向して配置されたコリメートレンズと、該コリメートレンズの両端を挟持する様に、前記半導体レーザがレーザ光を出射する方向に突出して袖部がその両端に形成され、前記半導体レーザを搭載する基台とを具備し、前記袖部の互いに対向する面に切り欠きが設けられている。

また、本発明の半導体レーザ装置は、半導体レーザと、該半導体レーザの光出射端面に対向して配置されたコリメートレンズと、前記半導体レーザがレーザ光を出射する方向に突出して２つの袖部が該コリメートレンズの両端を挟持する様に設けられ、前記半導体レーザを搭載する基台とを具備し、前記２つの袖部の間に位置する基台のコリメートレンズ側側面に、少なくとも２つの切り欠きが設けられている。

好適に前記２つの切り欠きは、前記２つの袖部の間に位置する前記基台のコリメートレンズ側側面と、前記半導体レーザが搭載されている面とで形成される稜に設けられる。

コリメートレンズを基台に固着する際に、接着剤がＬＤとコリメートレンズの間に入り込まず歩留まり良く製造でき、かつコリメートレンズの位置変動を抑え、コリメートの性能低下を抑えることができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図面を参照して説明する。

図１Ａは本実施形態による半導体レーザ装置の概略構成を示す斜視図である。ＬＤ(laser diode)１２は例えばＧａＡｓ系の半導体レーザで、銅から成りヒートシンクとして作用する基台１１上に搭載されている。基台１１の幅Ｗ、高さＨ、奥行きＤは、例えば５ｍｍ、５ｍｍ、３ｍｍ程度である。図示されるようにレーザ光の出射される方向をＺ軸、ＬＤ１２の垂直方向をＹ軸、水平方向をＸ軸とする。図１ＢはＬＤ１２を含むＹＺ方向断面図である。

基台１１のＬＤ１２が搭載されている面１１ａ上の一端にセラミクス等で形成された非導電性の絶縁ブロック１５を搭載し、その上面にターミナル１６を配置して外部電源（図示せず）と接続するようになっている。ＬＤ１２の上面に設けた電極（図示せず）とターミナル１６は金から成るワイヤ１７で接続されており、ＬＤ１２はターミナル１６を介して外部電源と接続されている。また、ＬＤ１２の下面（基台１１側）に設けた電極１２ｂ（図１Ｂ参照）は、基台１１上面に半田等により接合され、基台１１を介して外部電源と接続されている。

ＬＤ１２はこのようにジャンクションダウンで基台１１上に搭載されているので、レーザ光を出射する活性層１２ａは、半田層を介して基台１１の面１１ａに近い所に位置する。ロッドレンズ１４は、ＬＤ１２の光出射端面１２ｃに対向して配置され、ＬＤ１２の活性層１２ａからＹ方向に広がりながらＺ方向に出射されるレーザ光をコリメートする。またロッドレンズ１４は、ＬＤ１２の活性層１２ａに近接し、かつＬＤ１２の光軸がロッドレンズ１４のＹ軸方向の中心を通るように配置される。

基台１１のＸ方向両端には、ＬＤ１２がレーザ光を出射する方向（Ｚ方向）に突出して袖部１３が形成される。袖部１３はロッドレンズ１４を接着剤１９を介して挟持している。接着剤１９には紫外線硬化型のものを使用するが、ロッドレンズ１４と基台１１との隙間は非常に小さいため、接着剤１９をＬＤ１２から離れたロッドレンズ１４の端面１４ａに塗布した場合、毛細管現象によってＬＤ１２の所まで硬化前の接着剤が進入する危険性がある。そのため本実施形態では、袖部１３の互いに対向する面に切り欠き１８を設け、接着剤がＬＤ１２の方に進入しようとしても切り欠き１８に溜まることで、ＬＤ１２まで到達しないようにしている。

ロッドレンズ１４は端部１４ａに紫外線硬化型接着剤１９が塗布され袖部１３の間に挿入されるか、又は袖部１３の間に挿入されてから端部１４ａと袖部１３の間に紫外線硬化型接着剤１９が塗布される。その後、ロッドレンズ１４の位置が微調整された後、接着剤１９に紫外線が照射されて、ロッドレンズ１４は基台１１に固着される。

ここではコリメートレンズとして円柱状のロッドレンズを例に挙げて説明したが、ＬＤの光出射端面に対向して装着するのはこれに限定されるものではなく、ＬＤから出射されるレーザ光をコリメート出来るものであれば図１Ｃのようにシリンドリカルレンズ２０であってもよい。

図２Ａは本発明の第２の実施形態を説明する半導体レーザ装置の上面図である。ここで、図１に示した構成要素と同一の構成要素については同一番号を付してある。

本実施形態は第１の実施形態と基本的に同様な構成であるが、接着剤進入防止用に設けた切り欠きの位置が異なる。切り欠き２１は２つの袖部１３の間に位置する基台１１のロッドレンズ１４側側面１１ｂに、少なくとも２つ設けられている。本実施形態において２つの切り欠き２１は、図２Ｂに示すように２つの袖部１３の間に位置する基台１１のロッドレンズ１４側側面１１ｂと、基台１１のＬＤ１２が搭載されている面１１ａとで形成される稜２２に設けられる。こうすることによって、第１の実施形態と同様に硬化前の接着剤１９がＬＤ１２の方に進入しようとしても、切り欠き２１に溜まるためＬＤ１２まで到達することはない。

図３は本発明の第３の実施形態を説明する半導体レーザ装置の上面図である。第１の実施形態ではロッドレンズ１４を挟持する袖部１３を基台１１と一体的に形成しているが、本実施形態では基台１１とは別体構成の保持部材３１が袖部として基台１１に固定される。保持部材３１には互いに対向する面に切り欠き３２が設けられる。この切り欠き３２に、ロッドレンズ１４と保持部材３１を接着する際の、硬化前の余分な接着剤が溜まるようになっている。尚、接着剤として紫外線硬化型のものを使用するため、保持部材３１はガラス等の透明性の高いものが良い。

また図４のように、保持部材３１をＬ字型とし、基台１１に固着される面４１とロッドレンズ１４を保持する面４２の間に段差４３を設け、ここに出来る空間４４を接着剤進入防止用の切り欠きの代わりに用いても良い。

図５は本発明の第４の実施形態を説明する半導体レーザ装置の上面図である。

図２の第２の実施形態では基台１１と一体的に形成していた袖部１３が、本実施形態では保持部材５１として基台１１と別体構成となっている。少なくとも２つの切り欠き２１が、保持部材５１の間に位置する基台１１のロッドレンズ側側面１１ｂに設けられている。本実施形態において２つの切り欠き２１は、第２実施形態における図２Ｂのように、基台１１のロッドレンズ側側面１１ｂとＬＤ１２が搭載されている面１１ａとで形成される稜２２に設けられている。接着剤進入防止用の切り欠きは基台１１に設けてあるので、保持部材５１には接着剤進入防止用の切り欠きを設ける必要はない。

以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではない。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法ステップを適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。

本発明の第１の実施形態を示す半導体レーザ装置の概略構成斜視図。図１Ａに示す半導体レーザ装置のＬＤ１２を含むＹＺ方向断面図。コリメートレンズとして使用できるシリンドリカルレンズを示す図。本発明の第２の実施形態を示す半導体レーザ装置の上面図。図２Ａに示す半導体レーザ装置のＬＤ１２を含むＹＺ方向断面図。本発明の第３の実施形態を示す半導体レーザ装置の上面図。本発明の第３の実施形態の変形例を示す半導体レーザ装置の上面図。本発明の第４の実施形態を示す半導体レーザ装置の上面図。

符号の説明

１１…基台、１２…半導体レーザ（ＬＤ）、１３…袖部、１４…ロッドレンズ、１５…絶縁ブロック、１６…ターミナル、１７…ワイヤ、１８、２１、３２…切り欠き、１９…接着剤。

Claims

半導体レーザと、
該半導体レーザの光出射端面に対向して配置されたコリメートレンズと、
該コリメートレンズの両端を挟持する様に、前記半導体レーザがレーザ光を出射する方向に突出して袖部がその両端に形成され、前記半導体レーザを搭載する基台とを具備し、
前記袖部の互いに対向する面に切り欠きを設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
半導体レーザと、
該半導体レーザの光出射端面に対向して配置されたコリメートレンズと、
前記半導体レーザがレーザ光を出射する方向に突出して２つの袖部が該コリメートレンズの両端を挟持する様に設けられ、前記半導体レーザを搭載する基台とを具備し、
前記２つの袖部の間に位置する基台のコリメートレンズ側側面に、少なくとも２つの切り欠きを設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
前記２つの切り欠きは、前記２つの袖部の間に位置する前記基台のコリメートレンズ側側面と、前記半導体レーザが搭載されている面とで形成される稜に設けられていることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
半導体レーザと、
該半導体レーザを搭載する基台と、
前記半導体レーザの光出射端面に対向して配置されたコリメートレンズと、
前記基台に設けられ、前記コリメートレンズを保持する２つの保持部材とを具備し、
前記保持部材の互いに対向する面の一部に切り欠きを設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
半導体レーザと、
該半導体レーザを搭載する基台と、
前記半導体レーザの光出射端面に対向して配置されたコリメートレンズと、
前記基台に設けられ、前記コリメートレンズを保持する２つの保持部材とを具備し、
保持部材の間に位置する前記基台のコリメートレンズ側側面に、少なくとも２つの切り欠きを設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
前記２つの切り欠きは、前記基台の前記コリメートレンズ側側面と該半導体レーザが搭載されている面とで形成される稜に設けられていることを特徴とする請求項５記載の半導体レーザ装置。
前記コリメートレンズはロッドレンズまたはシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１乃至６の１項に記載の半導体レーザ装置。