JP2013135020A - レーザモジュール及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 放熱性を向上し得るレーザモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 箱体１０の底板１１と、箱体１０の内部空間と外部空間とを通す貫通孔ＯＰを有し、底板１１に固定される箱体１０の枠部材１２と、貫通孔ＯＰに連絡される空洞ＰＨを有し、枠部材１２の外壁に接合されるパイプ部材２０と、パイプ部材２０の空洞ＰＨに保持される光ファイバ５０と、箱体１０の内部空間に収容され、光ファイバ５０との間で光軸合わせされるレーザ素子３０とを備える。パイプ部材２０の底面は、底板１１を平面に載置した場合にその平面と接触する底板部位と同一面上にある。
【選択図】 図１

Description

本発明はレーザモジュール及びその製造方法に関し、レーザ素子から出力されたレーザ光を光ファイバのコアに入力するレーザモジュールに好適なものである。
このようなレーザモジュールとして、例えば下記特許文献１や特許文献２に開示されたものがある。
これら特許文献のレーザモジュールはそれぞれパッケージを有し、このパッケージ内の底板にはヒートシンクが設けられ、そのヒートシンク上にレーザ素子が配置される。また、パッケージの側板には、レーザ素子から出力されるレーザ光の光軸に沿ってパッケージ外方に延在する筒状のパイプ部材が設けられる。
このパイプ部材の空洞には光ファイバが挿通されており、レーザ素子と光ファイバとの光軸が合わせられた状態で、パイプ部材の内周面と光ファイバの外周面とが封止部材によって隙間なく封止され、当該光ファイバがパイプ部材の空洞に固定される。
特開平８−１２２５７８号 特開２００２−５０８２４号
ところで、レーザ素子から出射されたレーザ光の一部が当該光ファイバのコアに光学的に結合せずに漏れ光としてクラッドを伝搬し、当該クラッドを介してパイプ部材および封止部材で吸収されることによってパイプ部材および封止部材が発熱することがある。この発熱量は、近年におけるレーザ素子の高出力化に伴って増大しており、封止部材の耐熱温度を超える発熱が想定される。
上記特許文献のレーザモジュールではレーザ直下にヒートシンクが設けられているが、パイプ部材の周囲は空気となる。したがって、パイプ部材に生じる熱はパイプ部材の軸方向に沿って枠から底板に伝わりヒートシンクに達することになる。すなわち、パイプ部材からヒートシンクまでの放熱経路がレーザ素子の放熱経路に比べて長くなり、当該パイプ部材に対する放熱がレーザ素子に比べて困難な状況にあった。
そこで、本発明は、放熱性を向上し得るレーザモジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明に係るレーザモジュールは、箱体の底板と、前記箱体の内部空間と外部空間とを通す貫通孔を有し、前記底板に固定される前記箱体の枠部材と、前記貫通孔に連絡される空洞を有し、前記枠部材の外壁に接合されるパイプ部材と、前記パイプ部材の空洞に保持される光ファイバと、前記箱体の内部空間に収容され、前記光ファイバとの間で光軸合わせされるレーザ素子とを備え、前記パイプ部材の底面は、前記底板を平面に載置した場合に前記平面と接触する底板部位と同一面上にあることを特徴とする。
このようなレーザモジュールでは、パイプ部材の底面を基準として、レーザモジュール全体の底が略同一面上にある状態となるため、当該レーザモジュールがヒートシンクに載置された場合、そのヒートシンクに対してパイプ部材が直に接触する。したがって、漏れ光吸収によってパイプ部材で発生した熱の放熱経路が短縮し、また、放熱経路の断面積を容易に広げられるので、パイプ部材が枠部材から片持ち梁のように中空に浮いている構造に比べてパイプ部材および封止部材での発熱を大幅に抑制することができる。こうして、レーザモジュールの放熱性を向上することができる。
また、前記パイプ部材と前記平面との接触面積を前記パイプ部材の底面積で除算した値は、前記底板と前記平面との接触面積を前記底板の底面積で除算した値よりも大きい関係とされることが好ましい。
このような関係とされた場合、部材自体の加工歪みやパッケージ組み立て時に底板に反りが生じていたとしても、パイプ部材に対する放熱をより一段と高めることができる。
また、前記パイプ部材の高さは、前記パイプ部材が接合される前記枠部材の高さよりも低い状態とされることが好ましい。
このような状態とされた場合、枠部材の上端に箱体の天板をシーム溶接する場合に、当該シーム溶接に用いられるローラ電極に対するパイプ部材の接触を回避することができる。
また、前記パイプ部材の幅は、前記パイプ部材の空洞の中心から底面までの距離を２倍した値以上であり、前記パイプ部材が接合される前記枠部材の幅よりも小さい状態とされることが好ましい。
このような状態とされた場合、パイプ部材の小型化を図りながらもパイプ部材に対する放熱を維持することができる。
また、本発明に係るレーザモジュールの製造方法は、平面となる載置台に前記パイプ部材を押さえ付けて固定するパイプ固定工程と、前記載置台に固定された前記パイプ部と、レーザ素子を収容すべき箱体の底板と、前記箱体の枠部材とを、所定の順序又は同時期にロウ材により接合する接合工程とを備えることを特徴とする。
このような製造方法では、パイプ部材に対して枠部材を接合した後に底板を接合する場合、たとえ底板が反っていたり寸法公差が存在したとしても、当該パイプ部材及び枠部材の接合体と底板との間を接合するロウ材によって隙間なく接合することができる。一方、底板と枠部材を接合した後にパイプ部材に接合する場合、たとえ底板が反っていたり寸法公差が存在したとしても、当該底板と枠部材の接合体とパイプ部材との間を接合するロウ材によって隙間なく接合することができる。他方、パイプ部材に対して底板及び枠部材を同時に接合する場合、たとえ底板が反っていたり寸法公差が存在したとしても、当該パイプ部材と底板と枠部材との間の接合するロウ材によって隙間なく接合することができる。このように、底板が反っていたり寸法公差が存在したとしても、レーザモジュール全体の底をパイプ部材の底面を基準として略同一面上にある状態とすることができる。このため、レーザモジュールがヒートシンクに載置された場合、そのヒートシンクに対してパイプ部材が直に接触する。したがって、漏れ光吸収によってパイプ部材で発生した熱の放熱経路が短縮し、また、放熱経路の断面積を容易に広げられるので、パイプ部材が枠部材から片持ち梁のように中空に浮いている構造に比べてパイプ部材および封止部材での発熱を大幅に抑制することができる。こうして、レーザモジュールの放熱性を向上することが可能となる。
また、前記載置台に固定された前記パイプ部と前記枠部材との外壁同士をロウ材により接合した後に前記載置台に前記底板を載置し、当該載置された前記底板と前記枠部材及び前記パイプ部材とを、前記外壁同士の接合に用いた前記ロウ材の融点よりも低い融点のロウ材により接合することが好ましい。
このようにすれば、底板と枠部材及びパイプ部材とを接合する際に、当該枠部材とパイプ部材との接合に用いたロウ材を溶融させることを未然に防止できる。このため、外壁同士の接合に用いたロウ材の融点以上のロウ材を用いる場合に比べて簡易に、底板とパイプ部材とを隙間なく接合して、レーザモジュール全体の底をパイプ部材の底面を基準として略同一面上にある状態とすることができる。
また、前記載置台に固定された前記パイプ部に対して前記枠部材を押し付けながら前記パイプ部と前記枠部材との外壁同士を接合し、前記枠部材の上端を押し付けながら前記底板と前記枠部材及び前記パイプ部材とを接合することが好ましい。
このようにすれば、底板又は枠部材の反りが低減された状態のレーザモジュールを製造することができる。このため、ヒートシンクに載置された場合におけるレーザモジュール底部の接触面積をより大きくすることができ、当該レーザモジュールの放熱性をより一段と向上することが可能となる。
以上本発明によれば、放熱性を向上し得るレーザモジュール及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るレーザモジュールを真横から見た概略図である。 図１の矢印方向から見た枠部材とパイプ部材との様子を示す概略図である。 反った状態にある底板の底面とパイプ部材の底面との説明に供する概略図である。 レーザモジュールの製造方法の主工程を示すフローチャートである。 製造中途段階にあるレーザモジュールの様子（１）を示す図である。 製造中途段階にあるレーザモジュールの様子（２）を示す図である。 実施形態と異なる形状のパイプ部材について図２と同じ視点から見た概略図である。 他の実施形態に係るレーザモジュールを真横から見た概略図である。
以下、本発明に係るレーザモジュールの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態のレーザモジュール１は、箱体１０、パイプ部材２０、レーザ素子３０、レンズ４０及び光ファイバ５０を主な構成要素として備える。
箱体１０は、レーザ素子３０及びレンズ４０等を収納するための内部空間を有するパッケージである。本実施形態における箱体１０は、中空の略直方体形状とされ、底板１１と、枠部材１２とを含む構成とされる。
底板１１は１枚の金属、セラミックス、または金属とセラミックスの複合板でなる。この金属の材料は、例えば、銅やモリブデン等のように単一の金属元素であっても良く、銅タングステンや銅モリブデン等のように複数の金属元素もしくは金属元素と非金属元素とからなる合金であっても良い。一方、セラミックスの材料は、例えば、窒化アルミなどを挙げることができる。他方、金属とセラミックスの複合材料は、例えば、銅‐窒化アルミ‐銅などを挙げることができる。なお、底板１１の底面側に配置されるヒートシンク等によってレーザ素子３０から生じる熱を逃がす観点では、熱伝導率が１００Ｗ/ｍＫを上回る高熱伝導率部材により底板１１を構成することが好ましい。
枠部材１２は、底板１１における底面と逆側の面上の空間を囲む金属またはセラミックス部材である。枠部材１２における金属またはセラミックスの種類は、底板１１と同じであっても異なっていても良い。この枠部材１２の下端と底板１１の上面とは、底板１１と枠部材１２との間の隙間を調整するためのロウ材（以下、調整用ロウ材という）ＡＪＣにより接合される。なお、底板１１と接合する際に枠部材１２に生じる反りを低減する観点では、枠部材１２の材料としては底板１１の線膨張係数に近いものほど好ましい。
本実施形態における枠部材１２は、底板１１の長手方向に平行となる一対の壁と、底板１１の短手方向に平行となる一対の壁とからなり、これら壁によって底板１１における底面と逆側の面上の空間が囲まれる。このような枠部材１２のうち、パイプ部材２０が対向される壁部位１２Ａでは、箱体１０の内部空間と外部空間とを通す貫通孔ＯＰが設けられる。
パイプ部材２０は、図１及び図２に示すように、空洞ＰＨを有する金属またはセラミックス部材である。この金属またはセラミックスの種類は、底板１１又は枠部材１２と同じであっても異なっていても良い。
このパイプ部材２０は、当該パイプ部材２０の空洞ＰＨと枠部材１２の貫通孔ＯＰとが連絡された状態で、枠部材１２における壁部位１２Ａの外壁とロウ材（図示せず）により接合される。また、パイプ部材２０の外壁と底板１１の側面とが調整用ロウ材ＡＪＣにより接合される。なお、底板１１及び枠部材１２と接合する際にパイプ部材２０に生じる反りを低減する観点では、パイプ部材２０の材料としては底板１１及び枠部材１２の線膨張係数に近いものほど好ましい。また、パイプ部材２０の放熱性を向上させる観点では、パイプ部材２０の材料としてはより高い熱伝導率であるほど好ましい。
本実施形態におけるパイプ部材２０は略直方体形状とされる。図２に示すように、このパイプ部材２０の高さＨ１は、当該パイプ部材２０が接合される壁部位１２Ａの高さＨ２よりも低い状態とされる。また、パイプ部材２０の幅Ｗ１は、当該パイプ部材２０の空洞の中心から底面までの距離Ｄを２倍した値以上であり、当該パイプ部材２０が接合される壁部位１２Ａの幅Ｗ２よりも小さい状態とされる。
レーザ素子３０は、レーザ光を出射する素子であり、図１に示すように、底板１１の内表面の所定位置に設けられるレーザマウント部３１上に配置される。なお、理解の容易のため、レーザ素子３０及びレーザマウント部３１の形状は図１では直方体として簡略した状態で示している。
このレーザ素子３０には、枠部材１２を貫通するリードピン３２が、ワイヤ３３を介して電気的に接続される。この実施形態の場合、枠部材１２の壁部位１２Ａと正対する壁部位１２Ｂを貫通するリードピン３２が採用される。なお、リードピン３２には電源が接続されており、この電源からリードピン３２及びワイヤ３３を順次介してレーザ素子３０に駆動電圧が供給される。
レンズ４０は、図１に示すように、レーザ素子３０から出射されるレーザ光をコリメートするコリメートレンズ４０Ａと、コリメートレンズ４０Ａによりコリメートされたレーザ光を集光する集光レンズ４０Ｂとからなる。なお、理解の容易のため、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂについては断面で示していない。
コリメートレンズ４０Ａは、レーザ素子３０と枠部材１２の壁部位１２Ａとの間の所定位置に設けられるレンズマウント部４１上に配置され、当該レーザ光の光軸ＯＡと軸合わせされる。集光レンズ４０Ｂは、コリメートレンズ４０Ａよりも後方にとなる所定位置に設けられるレンズマウント部４２上に配置され、レーザ光の光軸ＯＡと軸合わせされる。なお、レンズマウント部４１及び４２の形状は直方体として簡略している。また、レンズマウント部４１及び４２は省略されても良い。これらレンズマウント部４１及び４２を省略する場合、底板１１における底面と逆側の面の所定位置にコリメートレンズ４０Ａ及び集光レンズ４０Ｂが設けられる。
光ファイバ５０は、図１に示すように、コア５１と、コア５１の外周面を囲むクラッド５２とクラッド５２の外周面を被覆する被覆層５３とから構成される。この光ファイバ５０における一方の端部では被覆層５３が剥離され、クラッド５２の一部が露出される。
このクラッド５２の露出部分は、パイプ部材２０の空洞ＰＨに挿通され、当該露出部分と被覆層５３との境界部分は、枠部材１２に対向する側となる空洞ＰＨの一端とは逆側となる他端の外方に配置される。また、この境界部分を含む光ファイバの一部はブーツ５４によって覆われて保護される。
この実施形態の場合、パイプ部材２０の空洞ＰＨには、当該空洞ＰＨの内径と同程度の外径となる管状のフェルール５５が挿通され、当該フェルール５５の内空にはクラッド５２の露出部分の一部が挿通される。なお本実施形態の場合、フェルール５５の一端と、露出状態にあるクラッド５２の一端とは、枠部材１２とパイプ部材２０との境界に位置されているが、当該境界から露出しない状態であれば、当該境界に位置されることが必須となるものではない。
フェルール５５の内表面とそのフェルール５５の内空に挿通されるクラッド部分の外表面とは接着剤により接着される。また、パイプ部材２０の空洞ＰＨ及びブーツ５４の内空には紫外線硬化樹脂または熱硬化性樹脂等の封止部材ＳＬが充填されており、この封止部材ＳＬによってパイプ部材２０の空洞ＰＨ及びブーツ５４の内空に光ファイバ５０が固定される。
なお、クラッド５２が露出されるほうの端部は、レーザ素子３０の出射部位に向けられており、当該レーザ素子３０から出力されるレーザ光がコア５１に入力するよう、光ファイバ５０とレーザ素子３０とが光学的に結合した状態（光軸合わせした状態）にある。
このようなレーザモジュール１における底板１１の底面と、パイプ部材２０の底面とは略同一面上にある状態とされる。なお、底板１１の底面とは、底板１１が反っている場合には図３に示すように、平面ＰＬに底板１１を載置した場合にその平面ＰＬと接触する底板部位ＳＣ１となる。つまり、パイプ部材２０の底面と同一面上に、少なくとも底板部位ＳＣ１がある状態とされる。
本実施形態の場合、パイプ部材２０と平面ＰＬとの接触面積をパイプ部材の底面積Ａ１で除算した値は、底板１１と平面ＰＬとの接触面積を底板１１の底面積Ａ２で除算した値よりも大きい関係とされる。なお、パイプ部材２０と平面ＰＬとの接触面積は、図３では、平面ＰＬと接触するパイプ部位ＳＣ２の面積であり、底板１１と平面ＰＬとの接触面積は、図３では、平面ＰＬと接触する底板部位ＳＣ１の面積である。
以上の構成のレーザモジュール１は、レーザ素子３０からレーザ光を出射させる場合、枠部材１２の上端に天板が取り付けられて箱体１０の内部空間が覆われた状態で、ヒートシンクのヒートシンク面上に載置される。
レーザ素子３０から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ４０Ａ及び集光レンズ４０Ｂを順次介してパイプ部材２０の空洞ＰＨに固定される光ファイバ先端のコア５１に入射し、当該コア５１を伝播する。
一方、レーザ光の一部がコア５１に光学的に結合せずに漏れ光としてクラッド５２に入射した場合、そのレーザ光はクラッド５２を介してパイプ部材２０及び封止部材ＳＬに吸収され、当該パイプ部材２０及び封止部材ＳＬが発熱することになる。
この点、本実施形態のレーザモジュール１では、底板１１を平面ＰＬ（図３）に載置した場合にその平面ＰＬと接触する底板部位がパイプ部材２０の底面と同一面上にある。すなわち、パイプ部材２０の底面を基準として、レーザモジュール１全体の底が略同一面上にある。このため、レーザモジュール１がヒートシンクに載置された場合、ヒートシンクに対してパイプ部材２０が直に接触する。
したがって、本実施形態のレーザモジュール１では、漏れ光吸収によってパイプ部材２０で発生した熱の放熱経路が短縮し、また、放熱経路の断面積を容易に広げられるので、パイプ部材が枠部材から片持ち梁のように中空に浮いている構造に比べてパイプ部材２０及び封止部材ＳＬでの発熱を大幅に抑制することができる。こうして、レーザモジュール１の放熱性を向上することができる。
さらに本実施形態の場合、図３に示したように、パイプ部材２０と平面ＰＬとの接触面積をパイプ部材の底面積Ａ１で除算した値は、底板１１と平面ＰＬとの接触面積を底板１１の底面積Ａ２で除算した値よりも大きい関係とされる。
このような関係にある本実施形態のレーザモジュール１では、底板１１自体の加工歪みやパッケージ組み立て時に底板１１に反りが生じていたとしても、パイプ部材２０に対する放熱をより一段と高めることができる。また、パイプ部材２０の底面の表面積が底板１１の表面積よりも小さい場合であったとしても、パイプ部材２０に対する放熱をより一段と高めることができる。
さらに本実施形態のレーザモジュール１では、図２に示したように、パイプ部材２０の高さＨ１は、当該パイプ部材２０が接合される枠部材１２（壁部位１２Ａ）の高さＨ２よりも低い状態とされる。
このような状態とされた場合、枠部材１２の上端に天板をシーム溶接する場合に、当該シーム溶接に用いられるローラ電極に対するパイプ部材２０の接触を回避することができる。
さらにこの実施形態のレーザモジュール１では、図２に示したように、パイプ部材２０の幅Ｗ１は、当該パイプ部材２０の空洞の中心から底面までの距離Ｄを２倍した値以上であり、当該パイプ部材２０が接合される壁部位１２Ａの幅Ｗ２よりも小さい状態とされる。
パイプ部材２０に生じる熱は、当該パイプ部材２０の空洞の中心から同心円状に拡散する傾向にある。このため、パイプ部材２０の幅Ｗ１が、パイプ部材２０の空洞の中心から底面までの距離Ｄを２倍した値よりも小さい場合、パイプ部材２０の幅方向における熱の広がりが停滞するといった閉じ込み現象が生じ得る。したがって、パイプ部材２０の幅Ｗ１が、パイプ部材２０の空洞の中心から底面までの距離Ｄを２倍した値以上とされた場合、当該値未満の場合に比べて、パイプ部材２０での放熱性を向上することができる。また、パイプ部材２０の幅Ｗ１が、パイプ部材２０が接合される壁部位１２Ａの幅Ｗ２よりも小さい場合、当該幅Ｗ２よりも大きい場合に比べて、パイプ部材２０自体を小型化することができる。このように、パイプ部材２０の幅Ｗ１が、当該パイプ部材２０の空洞の中心から底面までの距離Ｄを２倍した値以上、かつ、壁部位１２Ａの幅Ｗ２よりも小さい状態とした場合、パイプ部材２０の小型化を図りながらもパイプ部材２０の放熱性を良好なものとすることができる。
次に、レーザモジュール１の製造方法について説明する。図４に示すように、レーザモジュール１の製造方法は、主として、パイプ固定工程Ｐ１、第１接合工程Ｐ２、第２接合工程Ｐ３、光学系取付工程Ｐ４を備える。
パイプ固定工程Ｐ１は、図５の（Ａ）に示すように、平面となる載置台ＳＴＧの載置面にパイプ部材２０の底面が対向する状態で、当該パイプ部材２０を載置台ＳＴＧに押さえ付ける工程である。
第１接合工程Ｐ２は、図５の（Ｂ）に示すように、枠部材１２に設けられた貫通孔ＯＰと、パイプ部材２０に穿設された空洞ＰＨとが連絡する状態で、枠部材１２とパイプ部材２０との外壁同士を接合する工程である。
具体的には、まず、パイプ部材２０における空洞ＰＨの中心軸上に、枠部材１２における貫通孔ＯＰの中心軸がある状態で、枠部材１２を配置する。次に、この状態のまま、パイプ部材２０の外壁にロウ材ＪＣを介して枠部材１２の外壁を押し付け、これら外壁同士を接合する。このロウ材の材料としては、例えば、銀ロウや金錫はんだ等が挙げられる。
この接合では、固定状態にあるパイプ部材２０に枠部材１２が押し付けられるため、当該枠部材１２が反っている場合であっても、パイプ部材２０の側面と枠部材１２とが略平行な状態で、パイプ部材２０に枠部材１２が接合される。
第２接合工程Ｐ３は、図５の（Ｃ）に示すように、載置台ＳＴＧの載置面に載置された底板１１の側面と枠部材１２の内壁とを調整用ロウ材ＡＪＣにより隙間なく接合する工程である。
具体的には、載置台ＳＴＧの載置面に底板１１を載置した後、底板１１の側面とパイプ部材２０の外壁、及び、底板１１の上面と枠部材１２の下端を、調整用ロウ材ＡＪＣによって隙間なく接合する。
この調整用ロウ材ＡＪＣは、パイプ部材２０と枠部材１２との接合に用いられるロウ材ＪＣと同じものであっても良いが、第２接合工程においてロウ材ＪＣの溶融を防止する観点から、ロウ材ＪＣの融点よりも低融点であるほうが好ましい。具体的には、ロウ材ＪＣが銀ロウである場合、例えば金錫はんだが挙げられる。
また、ロウ材ＪＣの融点よりも低い融点の調整用ロウ材ＡＪＣを用いる場合、枠部材１２の上端を載置台ＳＴＧに向けて押し付けながら、底板１１と枠部材１２及びパイプ部材２０とを接合するほうが好ましい。このように接合すれば、底板１１が反っている場合であっても、その反りを抑えた状態で、底板１１と枠部材１２及びパイプ部材２０とを接合することができる。
このようにパイプ固定工程Ｐ１、第１接合工程Ｐ２及び第２接合工程Ｐ３を順次経ることによって、パイプ部材２０を押し付けた状態で枠部材１２を接合した後に、そのパイプ部材２０及び枠部材１２に対して底板１１を調整用ロウ材ＡＪＣにより隙間なく接合することができる。
したがって、パイプ部材２０と箱体１０（底板１１及び枠部材１２）との接合体は、底板が反っていたり寸法公差が存在したとしても、全体の底をパイプ部材の底面を基準として略同一面上にある状態とすることができる。このため、この接合体がヒートシンクに載置された場合、そのヒートシンクに対してパイプ部材２０が直に接触する。したがって、漏れ光吸収によってパイプ部材２０で発生した熱の放熱経路が短縮し、また、放熱経路の断面積を容易に広げられるので、パイプ部材２０が枠部材から片持ち梁のように中空に浮いている構造に比べてパイプ部材２０での発熱を大幅に抑制することができる。
光学系取付工程Ｐ４は、パイプ部材２０と箱体１０との接合体の所定位置にレーザ素子３０、レンズ４０及び光ファイバ５０を取り付ける工程である。
具体的には、第１段階として、図６の（Ａ）に示すように、箱体１０における底板１１の天面の所定位置にレーザマウント部３１を固定した後、当該レーザマウント部３１上にレーザ素子３０を固定する。そして、枠部材１２の所定位置にリードピン３２を取り付け、そのリードピン３２とレーザ素子３０とをワイヤ３３により電気的に接続する。
また、箱体１０における底板１１の天面の所定位置にレンズマウント部４１及び４２を固定した後、当該レンズマウント部４１上にコリメートレンズ４０Ａを配置するとともに、レンズマウント部４２上に集光レンズ４０Ｂを配置する。
第２段階として、図６の（Ｂ）に示すように、パイプ部材２０に固定すべき光ファイバを準備する。具体的には、光ファイバ５０にブーツ５４を挿入する。また、光ファイバ５０の一端側の被覆層５３からクラッド５２を露出する。さらに、クラッド５２の先端とフェルール５５の一端とが一致する状態で、当該クラッド５２の先端部分をフェルール５５の内空に固定する。この固定には、例えば接着剤が用いられる。なお、この第２段階は、この光学系取付工程Ｐ４以外の工程Ｐ１〜Ｐ３又はパイプ固定工程Ｐ１よりも前に行われても良い。
第３段階として、図６の（Ｃ）に示すように、クラッド５２の先端部分が固定されたフェルール５５を、当該フェルール５５の一端がパイプ部材２０と枠部材１２との境界に位置するまで、パイプ部材２０の空洞ＰＨに挿入する。
第４段階として、コリメートレンズ４０Ａ、集光レンズ４０Ｂ及び光ファイバ５０の配置位置を微調整し、当該コリメートレンズ４０Ａ、集光レンズ４０Ｂ及び光ファイバ５０の光軸と、レーザ素子３０から出射されるレーザ光の光軸ＯＡ（図１）とを合わせる。
第５段階として、コリメートレンズ４０Ａ及び集光レンズ４０Ｂを対応するレンズマウント部４１及び４１Ｂに接着剤等により固定する。また、図１に示したように、パイプ部材２０の空洞ＰＨ及びブーツ５４の内空に封止部材ＳＬにより光ファイバ５０を固定する。
光ファイバ５０を固定する具体的手法としては、例えば、ブーツ５４に孔を穿設し、その孔から未硬化状態の熱硬化性樹脂を充填した後に加熱するあるいは紫外線硬化性樹脂を充填した後に紫外線を照射するといった手法を挙げることができる。
このように第１段階〜第５段階を経ることによって、図１に示したようなレーザモジュール１が製造される。このレーザモジュール１は、実際には、箱体１０に天板を取り付け、ヒートシンクのヒートシンク面上に載置した状態で使用される。
なお、光学系取付工程Ｐ４として上述した第１段階〜第５段階の順序はあくまで一例であり、この順序と異なる順序によって、パイプ部材２０と箱体１０との接合体の所定位置にレーザ素子３０、レンズ４０及び光ファイバ５０を取り付けるようにしても良い。
以上、本発明について上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限らない。
例えば、上記実施形態では、箱体１０の形状として、中空の直方体状が適用されたが、中空の円柱状であっても良く、これら以外の様々な形状が適用されても良い。
また、上記実施形態では、パイプ部材２０として、断面が矩形となるものが適用されたが、例えば図７に示すように断面が半円となるものであっても良く、これら以外の断面形状のものが適用されも良い。
また、上記実施形態では、パイプ部材２０の空洞ＰＨにフェルール５５が挿入されたが、このフェルール５５は省略されていても良い。このフェルール５５が省略される場合、露出状態にあるクラッド５２の外周面と、空洞ＰＨの内周面とが封止部材ＳＬによって固定される。
また、上記実施形態では、底板１１の上面と枠部材１２の下面、及び、底板１１の側面とパイプ部材２０の外壁とを調整用ロウ材ＡＪＣにより接合したレーザモジュール１が適用された。しかしながら、図８に示すように、枠部材１２の下端に切り欠きを設け、当該切り欠き部分と底板１１の上面及び側面とを調整用ロウ材ＡＪＣにより接合したレーザモジュール２が適用されても良い。
また、上記実施形態では、箱体１０の内部空間にコリメートレンズ４０Ａ及び集光レンズ４０Ｂが配置されたが、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略されていても良い。なお、レンズ４０Ａ及び４０Ｂを設けた場合、箱体１０の内部空間におけるレンズ４０Ａの前方に複数のレーザ素子３０を設け、それらレーザ素子３０から出射されるレーザ光を光ファイバ５０に入射させることが可能である。したがって、複数のレーザ素子３０から出射されるレーザ光を光ファイバ５０に入射させる観点では、レンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略されていないほうが好ましい。一方、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略される場合、箱体１０の内部空間にファイバマウント部を設け、そのマウント部上に露出状態にある一端を配置する形態が採用可能である。したがって、箱体１０の小型化の観点では、これらレンズ４０Ａ及び４０Ｂが省略されるほうが好ましい。
また、上記製造方法では、パイプ部材２０に枠部材１２が接合された後に底板１１が接合されたが、底板１１と枠部材１２とを接合した後にその枠部材１２をパイプ部材２０に接合しても良い。このように接合する場合、第１接合工程Ｐ２において、底板１１と枠部材１２とをロウ材ＪＣにより接合し、第２接合工程Ｐ３において、載置台ＳＴＧに固定されるパイプ部材２０に対して底板１１と枠部材１２の接合体を調整用ロウ材ＡＪＣにより接合すれば良い。ただし、この場合の第１接合工程Ｐ２については、パイプ固定工程Ｐ１よりも前とされていても良い。このように、底板１１と枠部材１２とを接合した後にその枠部材１２をパイプ部材２０に接合しても、上述の製造方法と同様に、パイプ部材２０に対して底板１１と枠部材１２を調整用ロウ材ＡＪＣにより隙間なく接合することができる。
なお、載置台ＳＴＧに固定したパイプ部材２０と、底板１１と、枠部材１２とを同時に接合することも可能である。このように接合する場合、第１接合工程Ｐ２が省略され、第２接合工程Ｐ３において、載置台ＳＴＧに固定されるパイプ部材２０に対して底板１１及び枠部材１２を調整用ロウ材ＡＪＣにより接合すれば良い。このようにしても、上述の製造方法と同様に、パイプ部材２０に対して底板１１と枠部材１２を調整用ロウ材ＡＪＣにより隙間なく接合することができる。
本発明は、レーザ素子から出力されるレーザ光を取り扱う分野において利用可能性がある。
１，２・・・レーザモジュール
１０・・・箱体
１１・・・底板
１２・・・枠部材
１３・・・段差部
２０・・・パイプ部材
３０・・・レーザ素子
３１・・・レーザマウント部
３２・・・リードピン
３３・・・ワイヤ
４０Ａ・・・コリメートレンズ
４０Ｂ・・・集光レンズ
４１，４２・・・レンズマウント部
５０・・・光ファイバ
５１・・・コア
５２・・・クラッド
５３・・・被覆層
５４・・・ブーツ
５５・・・フェルール
ＯＰ・・・貫通孔
ＰＨ・・・空洞
ＳＬ・・・封止部材
ＳＣ１・・・底板部位
ＳＣ２・・・パイプ部位
ＳＴＧ・・・載置台
ＡＪＣ・・・調整用ロウ材
ＪＣ・・・ロウ材
Ｐ１・・・パイプ固定工程
Ｐ２・・・第１接合工程
Ｐ３・・・第２接合工程
Ｐ４・・・光学系取付工程

Claims (7)

  1. 箱体の底板と、
    前記箱体の内部空間と外部空間とを通す貫通孔を有し、前記底板に固定される前記箱体の枠部材と、
    前記貫通孔に連絡される空洞を有し、前記枠部材の外壁に接合されるパイプ部材と、
    前記パイプ部材の空洞に保持される光ファイバと、
    前記箱体の内部空間に収容され、前記光ファイバとの間で光軸合わせされるレーザ素子と
    を備え、
    前記パイプ部材の底面は、前記底板を平面に載置した場合に前記平面と接触する底板部位と同一面上にある
    ことを特徴とするレーザモジュール。
  2. 前記パイプ部材と前記平面との接触面積を前記パイプ部材の底面積で除算した値は、前記底板と前記平面との接触面積を前記底板の底面積で除算した値よりも大きい関係とされる
    ことを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。
  3. 前記パイプ部材の高さは、前記パイプ部材が接合される前記枠部材の高さよりも低い状態とされる
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザモジュール。
  4. 前記パイプ部材の幅は、前記パイプ部材の空洞の中心から底面までの距離を２倍した値以上であり、前記パイプ部材が接合される前記枠部材の幅よりも小さい状態とされる
    ことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載のレーザモジュール。
  5. 平面となる載置台にパイプ部材を押さえ付けて固定するパイプ固定工程と、
    前記載置台に固定された前記パイプ部と、レーザ素子を収容すべき箱体の底板と、前記箱体の枠部材とを、所定の順序又は同時期にロウ材により接合する接合工程と
    を備えることを特徴とするレーザモジュールの製造方法。
  6. 前記載置台に固定された前記パイプ部と前記枠部材との外壁同士をロウ材により接合した後に前記載置台に前記底板を載置し、当該載置された前記底板と前記枠部材及び前記パイプ部材とを、前記外壁同士の接合に用いた前記ロウ材の融点よりも低い融点のロウ材により接合する
    ことを特徴とする請求項５に記載のレーザモジュールの製造方法。
  7. 前記載置台に固定された前記パイプ部に対して前記枠部材を押し付けながら前記パイプ部と前記枠部材との外壁同士を接合し、前記枠部材の上端を押し付けながら前記底板と前記枠部材及び前記パイプ部材とを接合する
    ことを特徴とする請求項６に記載のレーザモジュールの製造方法。
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