JP2014017384A - レーザーダイオードモジュール及び洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＤモジュールの運用中でも発光素子端面に紫外（ＵＶ）光を照射して洗浄することが可能なレーザーダイオードモジュール及びその発光素子端面の洗浄方法を提供する。
【解決手段】筐体１３内にレーザーダイオードチップ１１が収容され、光ファイバ１２が光ファイバ封止部分１３ａを介して筐体１３の外側から内側に延び、レーザーダイオードチップ１１の光出力を光ファイバ１２に結合させたレーザーダイオードモジュール１０であって、筐体１３の外側には光ファイバ１２の側方からＵＶ光を入射させる入射部１６ａを有し、光ファイバ封止部分１３ａを介してレーザーダイオードチップ１１の発光素子端面１１ａにＵＶ光を照射可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザーダイオードモジュール及びその発光素子端面の洗浄方法に関する。

高出力のレーザーダイオード（ＬＤ）モジュールでは、ＬＤチップの発光素子端面にわずかな異物（有機物など）が付着しただけで、ＬＤチップから出射する光が異物に吸収されて発熱し、過大な温度上昇により、故障が発生するおそれがある。ＬＤチップを封止する筐体の内部に異物が残っている場合、最初はＬＤチップの発光素子端面に付着していなくても、光凝集効果（ＬＤチップから出射する光により異物が凝集し、付着性を高める現象）により、発光しているＬＤチップの発光素子端面に異物が付着する現象があり、故障の原因になることが知られている。例えば、ＬＤチップから出射する光が有機物に当たって変質、重合する等により、発光素子端面上に異物が形成されることがある。これらの現象を含めて筐体等に起因する故障はＰＩＦ（Package Induced Failure）と呼ばれ、ＬＤモジュールの信頼性に重大な影響を与える。このような故障を防ぐためには、筐体の内部を清浄にした状態で筐体を封止することが必要である。そのため、一般に封止前の洗浄が行われる。洗浄方法としては、例えば紫外（ＵＶ）光を使用したＵＶオゾン洗浄が挙げられる。ＵＶオゾン洗浄は、酸素（Ｏ_２）を含む雰囲気下で波長２００ｎｍ付近のＵＶ光を照射することで、筐体内部や筐体内の部品表面に付着した有機物の結合をＵＶ光のエネルギーで切断し、さらにＵＶ光が酸素に照射されることで発生するオゾン（Ｏ_３）により有機物を酸化して水や二酸化炭素に分解する結果、異物が除去、洗浄されるものである。洗浄後すぐに封止を行うことで、筐体内部の清浄度を保ち、ＬＤチップの故障を低減している（例えば特許文献１参照）。
また、例えばＣＡＮパッケージ等のように窓を介して筐体内のＬＤチップから筐体外へ光を出射するタイプのモジュールでは、封止後に窓を介してＵＶ光を筐体内に照射して筐体内を洗浄するということも行われている（例えば特許文献２参照）。

特開２０００−１３３７３６号公報 特開２００６−３４４７２７号公報

従来のように封止の直前に筐体内部等の洗浄を行っても、洗浄しきれない汚染や、封止までに周囲の雰囲気に含まれる異物が混入することを１００％排除することは困難である。そのため、極めて微量の有機物が筐体内に残留した場合でも、光凝集効果によって発光素子端面に異物が付着して故障を引き起こすおそれがある。この光凝集効果は、時間とともに進行するため、ＬＤモジュールを長時間使用しているときに故障を引き起こすこととなる。窓を介して光を出射するタイプのモジュールであれば封止後にＵＶ光を照射して洗浄することも可能であるが、光ファイバと発光素子との間に高い結合効率を実現するために光ファイバの端面を発光素子の直近に配置する場合、光ファイバを筐体内部に導入する必要が生じる。たとえ、筐体に窓を設けても、レンズや光ファイバを調心固定した後では、窓からＵＶ光を発光素子端面まで照射するのは困難である。また、ＬＤモジュールを運用中（ＬＤチップから光を出射して光ファイバを介して出力している最中）に発光素子端面にＵＶ光を照射することは困難である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＬＤモジュールの運用中でも発光素子端面に紫外光を照射して洗浄することが可能なレーザーダイオードモジュール及びその発光素子端面の洗浄方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、筐体内にレーザーダイオードチップが収容され、光ファイバが前記筐体の光ファイバ封止部分を介して前記筐体の外側から内側に延び、前記レーザーダイオードチップの光出力を前記光ファイバに結合させたレーザーダイオードモジュールであって、前記筐体の外側には前記光ファイバの側方から紫外光を入射させる入射部を有し、前記光ファイバ封止部分を介して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射可能としたことを特徴とするレーザーダイオードモジュールを提供する。
前記筐体の外側に前記入射部を有する入射用部材が設けられ、前記入射用部材と前記光ファイバのクラッドとの間に、紫外光を透過可能で、かつ屈折率が前記クラッドの屈折率以上である樹脂が充填され、前記クラッドを含む前記光ファイバを通して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射可能としたことが好ましい。
前記入射用部材は光ファイバ封止部分に設けられ、前記入射用部材の前記紫外光を入射させる入射面と光ファイバ側の面との成す角度が９０°以下であることが好ましい。
前記光ファイバ封止部分に紫外光を透過可能なフェルールが取り付けられ、前記光ファイバは前記フェルール内に挿通され、前記フェルールを通して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射可能としたことが好ましい。
前記フェルールの前記レーザーダイオードチップ側の端面上の任意の点Ｐについて、前記フェルールの中心軸線（ｃ）を通る断面上で、当該点Ｐを通る前記端面の接線（ｔ）と前記フェルールの中心軸線（ｃ）との交点をＸとし、前記フェルールの中心軸線（ｃ）上における前記フェルールの長手方向の中間点をＭとして、線分ＰＸと線分ＸＭとの成す角∠ＰＸＭを、当該点Ｐについての端面角（α）と定義するとき、前記フェルールの前記レーザーダイオードチップ側の端面上で前記光ファイバを挿通する部分以外の部分の一部または全部が、その領域の属する各点について、９０°以下の端面角（α）を有することが好ましい。
また、本発明は、前記レーザーダイオードモジュールにおける発光素子端面の洗浄方法であって、筐体内にレーザーダイオードチップを気密に封止した後で、前記入射部から前記光ファイバ封止部分を介して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射することを特徴とする洗浄方法を提供する。

本発明によれば、ＬＤモジュールの運用中でも発光素子端面に紫外光を照射して洗浄することが可能であり、筐体内部に導入された紫外光により有機物等の異物を分解することができる。

本発明のＬＤモジュールの第１実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明のＬＤモジュールの第２実施形態を模式的に示す断面図である。 フェルールの端面角αを説明する図である。 フェルールの入射端面の形状が異なる第１例を模式的に示す断面図である。 フェルールの入射端面の形状が異なる第２例を模式的に示す断面図である。 本発明のＬＤモジュールの第３実施形態を模式的に示す断面図である。 本発明のＬＤモジュールの第４実施形態を模式的に示す断面図である。 フェルールとミラーを併用した実施形態を模式的に示す断面図である。

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１に、レーザーダイオード（ＬＤ）モジュールの第１実施形態を模式的に示す。筐体１３は、図中では一部のみが表されているが、筐体１３はＬＤチップ１１の周囲全体に設けられ、ＬＤチップ１１を気密封止可能に収容している。また、ＬＤチップ１１や光ファイバ１２の先端１２ａを筐体１３内で所定の位置に保持する構造等は、図示を省略しているが、ＬＤチップ１１の光出力を光ファイバ１２に結合できるように位置決めされて、ＬＤチップ１１の発光素子端面１１ａと光ファイバ１２の先端１２ａとの位置が保持されている。筐体１３は、光ファイバ封止部分１３ａを有し、光ファイバ１２は光ファイバ封止部分１３ａの内部の開口部を通して筐体１３の外側から内側に延びている。

本実施形態の光ファイバ封止部分１３ａは、光ファイバ１２を取り付け可能な光ファイバ取付部であり、筐体１３のＬＤチップ１１を収容する部分から突出して形成されるネック部である。光ファイバ封止部分１３ａは、筐体１３と一体に成形することも、別体とすることも可能である。
光ファイバ封止部分１３ａにおいては、筐体１３の側壁の光ファイバ１２が通る開口部を封止して、筐体１３内におけるＬＤチップ１１の気密封止を保つため、光ファイバ１２と筐体１３の開口部内面との間に、半田等の封止材１４を設けることが好ましい。低コスト化を図る場合、光ファイバ１２と筐体１３との間を樹脂で封止することも可能である。樹脂封止の場合、光ファイバ１２と筐体１３の開口部内面との間に設ける樹脂は、後述する樹脂１７と同じでよい。

筐体１３の外側には、光ファイバ１２の側方から紫外（ＵＶ）光を入射させる入射部（ＵＶ入射面）１６ａを有するＵＶ入射用部材１６が設けられている。ＵＶ入射用部材１６は、光ファイバ１２の側面に接した形で成形すれば光ファイバ１２の側面に密着させることも可能である。図示例では、ＵＶ入射用部材１６と光ファイバ１２の側面との間に、ＵＶ光を透過可能な樹脂１７が充填されている。ＵＶ光源１５から出射されたＵＶ光は、ＵＶ入射面１６ａからＵＶ入射用部材１６内に入射し、樹脂１７及び光ファイバ１２を通ってＬＤチップ１１の発光素子端面１１ａに照射される。ＵＶ入射用部材１６は、ＵＶ光を透過可能な石英、ガラス、透明樹脂などから構成することができる。

光ファイバ１２は、コア１２ｂの周囲にクラッド１２ｃを有し、クラッド１２ｃの周囲に１層または２層以上の被覆材１２ｄを有する。光ファイバ１２は、その先端１２ａから一定の範囲で被覆材１２ｄが除去されており、その露出されたクラッド１２ｃにＵＶ光が入射可能である。

ＵＶ入射用部材１６の光ファイバ１２に向かう面１６ｂが、光ファイバ１２の軸と略平行な（同心円状の）円筒面を持つことが好ましい。また、ＵＶ入射面１６ａと光ファイバ側の面１６ｂとの成す角度θが９０°以下であることが好ましい。このような角度とすることで、光ファイバ１２の軸に対して大きい角度でＵＶ光を入射させることができる。樹脂１７の屈折率は、クラッド１２ｃの屈折率以上であることが好ましい。樹脂１７の屈折率がコア１２ｂの屈折率より高くてもよい。また、樹脂１７の屈折率が、ＵＶ入射用部材１６を構成する材料の屈折率以上であることが好ましい。
これにより、ＵＶ入射用部材１６に入射されたＵＶ光が樹脂１７を介して光ファイバ１２に入射する構造を取ることができる。光ファイバ１２に入射したＵＶ光は、クラッド１２ｃと封止材１４との界面、及びクラッド１２ｃと筐体１３内のガス（一般に窒素を主成分とした封止ガス）との界面での全反射を繰り返して、クラッド１２ｃを含む光ファイバ１２を伝わり、光ファイバ１２の先端１２ａ付近からＬＤチップ１１の発光素子端面１１ａに照射される。
樹脂１７の屈折率を、クラッド１２ｃやＵＶ入射用部材１６の屈折率より大きくして、界面でＵＶ光を屈折させることもできる。あるいは各部材の屈折率を等しく整合させて、界面での屈折を抑制することもできる。

光ファイバ先端１２ａの形状は、図では模式的に光ファイバ１２の軸に対して直角の平面として図示しているが、一般にはＬＤチップ１１との結合効率を高めるため、レンズ形状を有することが好ましい。例えば、光ファイバ１２の先端部がＬＤチップ１１に向かって先細り状となり、光ファイバ１２のコア１２ｂの先端面が球面または非球面の凸レンズ状に加工されることが好ましい。光ファイバ先端１２ａがレンズ形状の場合でも、光ファイバ１２を伝わったＵＶ光は、発光素子端面１１ａとその周辺に照射される。

光ファイバ１２の先端１２ａは、ＬＤチップ１１の出射される光Ｌが光ファイバ１２のコア１２ｂに結合される位置に調心されて固定される。ＬＤモジュール１０の運用中には、ＬＤチップ１１からの光Ｌが光ファイバ１２のコア１２ｂを中心とする部分に入射され、光ファイバ１２を介して筐体１３外に出力される。本実施形態のＬＤモジュール１０によれば、光ファイバ１２にＵＶ光を通すことのできる断面積は小さくても、ＬＤチップ１１に比較的近いところまで光ファイバ１２内にＵＶ光を通すことができるので、ＬＤチップ１１の発光素子端面１１ａ（特に出力部近傍）に高い強度のＵＶ光を照射して、発光素子端面１１ａを洗浄することができる。

筐体１３内にＬＤチップ１１を気密に封止した後も、ＵＶ入射面１６ａからＬＤチップ１１の発光素子端面１１ａにＵＶ光を照射して、必要に応じて繰り返しＵＶ光洗浄を行うことが可能となり、ＬＤモジュール１０の長期信頼性を向上することができる。
ＵＶ光としては、３００ｎｍ以下の波長のものが、有機物の結合を切断する効果が高く、好ましい。分解生成物は、分解時の振動や筐体１３内部の対流などによって発光素子端面１１ａ付近から遠くに飛ばされ、あるいは気化して拡散し、発光素子端面１１ａの清浄度が保たれる。

また、ＬＤチップ１１からの出力光Ｌのうち、光ファイバ１２のコア１２ｂに結合せずクラッド１２ｃを伝わる成分は、光ファイバの熱損傷を引き起こす可能性のある有害な成分であるが、本実施形態では、光ファイバ１２とＵＶ入射用部材１６との間に、より屈折率の高い樹脂１７が充填されているので、このクラッド１２ｃを伝わる成分を樹脂１７中に漏出させ、光ファイバ１２から除去することができる。

光ファイバ１２は、洗浄に用いられるＵＶ光の波長とＬＤチップ１１の出力光Ｌの波長を透過可能なものが使用される。光ファイバ１２としては、コアが純粋シリカ（ＳｉＯ_２）ガラス、水酸基（ＯＨ基）含有シリカガラス等からなり、クラッドがフッ素（Ｆ）を添加したシリカガラス等からなるものが挙げられる。光ファイバに用いられるシリカガラスの屈折率は、約１．４５である。他の材料を用いることも可能であるが、その場合、ＵＶ入射用部材１６や樹脂１７の屈折率や角度等も適宜変更する必要がある。
光ファイバ１２のクラッド１２ｃ外周を覆う被覆材１２ｄ（コーティング）は、ＵＶ硬化樹脂等の樹脂からなるものが好ましい。光ファイバ１２の一例として、コア径１００μｍ、クラッド径１２５μｍのマルチモードファイバが挙げられる。光ファイバ１２の長さは、筐体１３内のＬＤチップ１１と筐体１３外の外部装置との間の光伝送が可能であればよく、特に限定されるものではないが１０ｃｍ〜３ｍ程度が挙げられる。

光ファイバ１２の先端１２ａには、反射防止膜（図示せず）を設けることが好ましい。反射防止膜は、洗浄に用いられるＵＶ光の波長とＬＤチップ１１の発光波長を透過可能で、該発光波長の反射率が低い（例え３％以下）のものが使用される。反射防止膜は、例えば酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）と酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）のように、屈折率の異なる複数の誘電体からなる誘電体多層膜により構成することができる。

ＬＤチップ１１の発光波長は、光通信、光センサ等の用途に応じて、紫外光、可視光、赤外光の範囲から選択することができる。発光波長の具体例としては、９００ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１０２０ｎｍ帯、１４２０〜１４９０ｎｍ、及び１５５０ｎｍ帯等が挙げられる。ＬＤチップ１１は、例えば筐体１３内に配置したマウント（図示略）に保持させることができる。また、ＬＤチップ１１の過熱を防ぐため、ヒートシンクや冷却素子（図示せず）を設けることが好ましい。

筐体１３は、ＬＤチップ１１と光ファイバ１２の先端部を気密に封止するための容器であり、例えばケースとキャップ、封止部材により構成することができる。筐体１３の各部材は、金属、ガラス、セラミック、樹脂、ゴム等から選択される１種または２種以上により構成することができる。筐体１３内には、一般に窒素（Ｎ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを主成分とした封止ガスが充填される。封止ガスとしては、水分を除いたドライなガスが望ましい。ＵＶオゾン洗浄を行う場合、封止ガスに酸素（Ｏ_２）またはオゾン（Ｏ_３）を含有することが好ましい。

図２に、ＬＤモジュールの第２実施形態を模式的に示す。本実施形態のＬＤモジュール２０では、第１実施形態と同様に、筐体２３内にＬＤチップ２１が収容され、光ファイバ２２が筐体２３の光ファイバ封止部分２３ａを介して筐体２３の外側から内側に延び、ＬＤチップ２１の光出力を光ファイバ２２に結合されている。ＬＤチップ２１、光ファイバ２２、筐体２３、ＵＶ光源２５等の具体的な構成は、第１実施形態と同様にすることができる。

本実施形態の光ファイバ封止部分２３ａは、光ファイバ２２が挿通されたフェルール２６を取り付け可能なフェルール取付部であり、筐体２３のＬＤチップ２１を収容する部分から突出して形成されるネック部である。光ファイバ封止部分２３ａは、筐体２３と一体に成形することも、別体とすることも可能である。
フェルール２６は、ＵＶ光を透過可能な石英、ガラス、透明樹脂などから構成することができる。光ファイバ２２は、その先端２２ａからフェルール２６に挿通される部分の被覆材２２ｄが除去され、フェルール２６内に固定されている。図２に示す例では、フェルール２６に１本の光ファイバ２２は挿通されており、光ファイバ２２は、フェルール２６の中心軸線ｃに沿って位置している。フェルール２６に挿通される光ファイバ２２の長手方向は、フェルール２６の長手方向と平行であることが好ましい。

光ファイバ封止部分２３ａにおいては、筐体２３の側壁のフェルール２６が通る開口部を封止して、筐体２３内におけるＬＤチップ２１の気密封止を保つため、隙間に封止材（図示せず）を設けることが好ましい。
ＵＶ光をフェルール２６内に、またはフェルール２６と光ファイバ２２内に通すという観点からは、フェルール２６と筐体２３との間をＵＶ不透過性の半田で封止し、光ファイバ２２とフェルール２６との間をＵＶ透過性の樹脂や接着剤等で封止することが好ましい。低コスト化を図る場合、フェルール２６と筐体２３との間を樹脂で封止することも可能である。樹脂封止の場合、ＵＶ光の閉じ込め効果を高めるため、フェルール２６の外周に用いる樹脂としては、フェルール２６より屈折率の低い樹脂が好ましい。

フェルール２６は、筐体２３の外側に光ファイバ２２の側方からＵＶ光を入射させる入射部２６ａを有し、フェルール２６を通してＬＤチップ２１の発光素子端面２１ａにＵＶ光を照射することができる。図２の入射部２６ａは、フェルール２６の両側の端面２６ａ，２６ｂのうち筐体２３の外側にあるもの（入射端面）に設けられている。ＵＶ光源２５から出射されたＵＶ光は、入射部２６ａからフェルール２６内に入射する。フェルール２６に入射したＵＶ光は、フェルール２６の側面での全反射を繰り返して、筐体２３内にある端面２６ｂ（出射部）からＬＤチップ２１の発光素子端面２１ａに照射される。フェルール２６の屈折率は、光ファイバ２２のクラッドの屈折率以上であることが好ましい。フェルール２６の側面が円筒状であると、フェルール２６の寸法等の設計に際し、側面での全反射の状況をシミュレートしやすいため、好ましい。

出射部２６ｂから出射するＵＶ光が発光素子端面２１ａに向かうよう、端面２６ａ，２６ｂの角度やフェルール２６の長さ、ＵＶ光源２５から入射部２６ａへのＵＶ光の入射角などを適宜設定することが好ましい。フェルール２６の端面２６ａ，２６ｂは、軸を中心にして対称なテーパー状（円錐状）であってもよい。ＵＶ光源２５から入射端面２６ａにＵＶ光を入射する入射部の形状や、出射端面２６ｂから発光素子端面２１ａにＵＶ光を出射する出射部の形状を、局所的に設計することも可能である。

フェルール２６のＬＤチップ２１側の端面２６ｂは、図３に示すように光ファイバ２２を挿通する部分（光ファイバ挿通孔２６ｃの開口部）以外の部分の一部または全部が、９０°以下の端面角（α）を有することが好ましい。ここで、端面角（α）とは、端面２６ｂ上の任意の点Ｐについて、フェルールの中心軸線ｃを通る断面上で、当該点Ｐを通る端面２６ｂの接線ｔとフェルール２６の中心軸線ｃとの交点をＸとし、フェルール２６の中心軸線ｃ上におけるフェルール２６の長手方向の中間点をＭとして、線分ＰＸと線分ＸＭとの成す角∠ＰＸＭを、当該点Ｐについての端面角αと定義する。このような定義による端面角αは、端面が中心軸線ｃの周りで対称な円錐面または中心軸線ｃに垂直な平面であれば端面全体で同一の値をとるが、端面の各部分で端面角αが異なる値をとることもできる。フェルールの中心軸線ｃを通る断面上で、端面２６ｂが直線状の線分として表される場合に限られず、曲線や折れ線等として表される場合でも、それぞれの部分ごとに端面角αを求めることが可能である。端面上に稜線が存在する場合、稜線上では端面角αが不定となる（接線ｔが求まらない）が、端面角αが９０°以下となる領域内に稜線が含まれていても構わない。

例えば、フェルール２６の端面が、先端に向かって半径が小さくなる円錐状の外面である場合、端面角αは９０°未満である。逆に、フェルール２６の端面が、先端に向かって半径が大きくなる円錐状の内面であれば、９０°を超える端面角αを有する。フェルール２６の端面がフェルール２６の中心軸線ｃに垂直なとき、端面角αは９０°に等しい。
出射端面２６ｂの端面角αが９０°以下であれば、その部分から出射するＵＶ光が内側（フェルールの中心軸線ｃに近づく方向）に向かいやすいので好ましい。出射端面２６ｂ上で端面角αが９０°以下となる点が１点のみである場合に比べると、端面角αが９０°以下となる点が出射端面２６ｂ上で、０でない有限の面積を有することが好ましい。すなわち、その領域の属する各点について、９０°以下の端面角（α）を有することが好ましい。
上記の端面角αの定義における中間点Ｍの規定は、交点Ｘにおいて接線ｔと中心軸線ｃとが成す角度のうち、図３に示すαが前記端面角である（図３のαの補角ではない）ことを明らかにすることを目的とする。このため、中間点Ｍの位置が厳密にフェルール２６の長さの半分でなくても、図３で、中間点Ｍ及び端面角αが、交点Ｘより右側にあるか左側にあるかの区別さえつけばよい。

フェルール２６の入射端面２６ａについても図３と同様に端面角を定義することが可能である。図２に示すフェルール２６において、ＵＶ光源２５からＵＶ光を入射させる部分の端面角は９０°未満である。ＵＶ光源２５の位置や向きを適宜変更することにより、図４や図５に示すように、ＵＶ光を入射させる部分の端面角が９０°を超える部分から光を入射させることもできる。なお、図４や図５に示すフェルールの出射端面２６ｂの端面角は、図２に示すフェルールの出射端面２６ｂの端面角よりも大きいが、入射端面の形状との関係のみで出射端面の端面角が限定されるものではなく、フェルールに対する紫外線の入射角度や、フェルール内での紫外線の伝搬方向等も考慮することが好ましい。

光ファイバ２２の先端２２ａは、ＬＤチップ２１の出射される光Ｌが光ファイバ２２に結合される位置に調心されて固定される。光ファイバ先端２２ａがレンズ形状を有することが好ましい。ＬＤモジュール２０の運用中には、ＬＤチップ２１からの光Ｌが光ファイバ２２に入射され、光ファイバ２２を介して筐体２３外に出力される。本実施形態のＬＤモジュール２０によれば、ＬＤチップ２１に比較的近いところまで光ファイバ２２内にＵＶ光を通すことができるので、ＬＤチップ２１の発光素子端面２１ａ（特に出力部近傍）に高い強度のＵＶ光を照射して、発光素子端面２１ａを洗浄することができる。ＬＤチップ２１を筐体２３内に封止した後も、必要に応じて繰り返しＵＶ光洗浄を行うことが可能となり、ＬＤモジュール２０の長期信頼性を向上することができる。
フェルール２６の出射端面２６ｂの位置は、図示例に限られず、ＬＤチップ２１により近い位置にすることも、より遠い位置にすることも可能であるが、ＵＶ光をＬＤチップ２１の近くまで導くことができるので、近い方がより好ましい。また、フェルール２６にＵＶ光を通すことのできる断面積を、光ファイバ２２の断面積より大きくすることができる。

図６に、ＬＤモジュールの第３実施形態を模式的に示す。本実施形態のＬＤモジュール３０では、第１実施形態と同様に、筐体３３内にＬＤチップ３１が収容され、光ファイバ３２が筐体３３の光ファイバ封止部分３３ａを介して筐体３３の外側から内側に延び、ＬＤチップ３１の光出力を光ファイバ３２に結合されている。ＬＤチップ３１、光ファイバ３２、筐体３３、封止材３４、ＵＶ光源３５等の具体的な構成は、第１実施形態と同様にすることができる。

本実施形態では、光ファイバ封止部分３３ａに取り付けられた光ファイバ３２のクラッド３２ｃにグレーティング３６が形成されている。光ファイバ３２は、グレーティング３６が形成されている付近で被覆材３２ｄが除去され、クラッド３２ｃが露出されており、この露出部により、光ファイバ３２の側方からＵＶ光を入射させる入射部が構成されている。光ファイバ３２を保護するため、光ファイバ３２の周囲にＵＶ光を透過可能な樹脂を被覆したり、ＵＶ入射用部材（図示せず）を設けたりすることもできる。ＵＶ入射用部材を設ける場合、そのＵＶ入射面と光ファイバ側の面との成す角度が０°（ＵＶ入射面と光ファイバ側の面とが平行）でもよく、図１のＵＶ入射用部材１６と同様に、ＵＶ入射面と光ファイバ側の面との成す角度を９０°以下とすることもできる。

グレーティング３６は、ＵＶ光源３５から出射されたＵＶ光を反射可能に構成されており、光ファイバ３２に入射したＵＶ光は、グレーティング３６によって伝わる方向を変えてクラッド３２ｃと封止材３４との界面、及びクラッド３２ｃと筐体３３内のガスとの界面での全反射を繰り返して、クラッド３２ｃを含む光ファイバ３２を伝わり、光ファイバ３２の先端３２ａ付近からＬＤチップ３１の発光素子端面３１ａに照射される。
ＵＶ光源３５から光ファイバ３２の側面にＵＶ光を入射する方向は、図６では略垂直としているが、角度を持たせてもよい。また、ＵＶ光がグレーティング３６で反射される方向は、図６では、模式的に光ファイバ３２の軸に対して平行に図示しているが、角度を持たせてもよい。

光ファイバ３２の先端３２ａは、ＬＤチップ３１の出射される光Ｌが光ファイバ３２に結合される位置に調心されて固定される。光ファイバ先端３２ａがレンズ形状を有することが好ましい。ＬＤモジュール３０の運用中には、ＬＤチップ３１からの光Ｌが光ファイバ３２のコア３２ｂを中心とする部分に入射され、光ファイバ３２を介して筐体３３外に出力される。本実施形態のＬＤモジュール３０によれば、光ファイバ３２にＵＶ光を通すことのできる断面積は小さくても、ＬＤチップ３１に比較的近いところまで光ファイバ３２内にＵＶ光を通すことができるので、ＬＤチップ３１の発光素子端面３１ａ（特に出力部近傍）に高い強度のＵＶ光を照射して、発光素子端面３１ａを洗浄することができる。ＬＤチップ３１を筐体３３内に封止した後も、必要に応じて繰り返しＵＶ光洗浄を行うことが可能となり、ＬＤモジュール３０の長期信頼性を向上することができる。

図７に、ＬＤモジュールの第４実施形態を模式的に示す。本実施形態のＬＤモジュール４０では、第１または第３実施形態と同様に、筐体４３内にＬＤチップ４１が収容され、光ファイバ４２が筐体４３の光ファイバ封止部分４３ａを介して筐体４３の外側から内側に延び、ＬＤチップ４１の光出力が光ファイバ４２に結合されている。ＬＤチップ４１、光ファイバ４２、筐体４３、封止材４４等の具体的な構成は、第１または第３実施形態と同様にすることができる。また、不図示のＵＶ光源から光ファイバ４２にＵＶ光を入射させる構成も、第１または第３実施形態で説明したものと同様にすることができる。

本実施形態では、光ファイバ４２の先端４２ａとＬＤチップ４１の発光素子端面４１ａとの間にミラー４６を設けている。これにより、クラッド４２ｃを含む光ファイバ４２を伝わったＵＶ光は、光ファイバ先端４２ａから出射した後、発光素子端面４１ａに直接照射される。また、図７に示すように、発光素子端面４１ａから外れる方向に出射したＵＶ光をミラー４６で反射して発光素子端面４１ａに照射させることができる。ミラー４６として、例えば、図示するような凹面鏡を用いた場合には、光ファイバ先端４２ａから出射したＵＶ光が発散しても、凹面鏡で収束させて発光素子端面４１ａに照射することができる。ミラー４６として、必要に応じて凸面鏡や平面鏡を用いることもできる。光ファイバ先端４２ａは、ＵＶ光の出射する方向がミラー４６に向くように、斜面とすることが好ましい。このようにミラーを設けることによって、運用中でも、光ファイバが邪魔にならずにＵＶ光を発光素子端面に照射して、発光素子端面を洗浄することができる。

ＬＤモジュール４０の運用中には、ＬＤチップ４１からの光Ｌが光ファイバ４２のコア４２ｂを中心とする部分に入射され、光ファイバ４２を介して筐体４３外に出力される。本実施形態のＬＤモジュール４０によれば、ＬＤチップ４１に比較的近いところまで光ファイバ４２内にＵＶ光を通すことができるので、ＬＤチップ４１の発光素子端面４１ａ（特に出力部近傍）に高い強度のＵＶ光を照射して、発光素子端面４１ａを洗浄することができる。ＬＤチップ４１を筐体４３内に封止した後も、必要に応じて繰り返しＵＶ光洗浄を行うことが可能となり、ＬＤモジュール４０の長期信頼性を向上することができる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
第２実施形態のようにフェルールを用いるときは、第１実施形態のようにＵＶ入射用部材をフェルールの側面に設け、ＵＶ入射用部材を介してフェルールにＵＶ光を入射させることもできる。また、ＵＶ入射用部材とフェルールとの間に、第１実施形態の樹脂１７のような透明樹脂を充填してもよい。

第２実施形態のようにフェルールを用いるときは、第４実施形態に準じて、図８に示すように、フェルール２６の出射端面２６ｂとＬＤチップ２１との間にミラー２７を設け、フェルール２６の出射端面２６ｂから出射したＵＶ光をミラー２７で反射して発光素子端面２１ａに照射することもできる。この場合、フェルールの出射端面をミラーに向けた斜面とし、光ファイバ先端をレンズ形状とすることも可能である。

筐体の光ファイバ封止部分の以外の箇所にＵＶ光透過用の窓を設ける場合、第４実施形態に準じて、窓とＬＤチップの発光素子端面との間にミラーを設けることもできる。これにより、ＬＤチップからの光が光ファイバに入射されている運用中でも、光ファイバが邪魔にならずにＵＶ光を発光素子端面に照射して、発光素子端面を洗浄することができる。

Ｌ…ＬＤチップの出力光、ＵＶ…紫外光、１０，２０，３０，４０…ＬＤモジュール（レーザーダイオードモジュール）、１１，２１，３１，４１…ＬＤチップ（レーザーダイオードチップ）、１１ａ，２１ａ，３１ａ，４１ａ…発光素子端面、１２，２２，３２，４２…光ファイバ、１２ｂ，３２ｂ，４２ｂ…コア、１２ｃ，３２ｃ，４２ｃ…クラッド、１３，２３，３３，４３…筐体、１３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ…光ファイバ封止部分、１４，３４，４４…封止材、１５，２５，３５…ＵＶ光源、１６…ＵＶ入射用部材、１６ａ…入射部（ＵＶ入射面）、１７…樹脂、２６…フェルール、２６ａ…入射部（フェルール端面）、２６ｂ…出射部（フェルール端面）、２６ｃ…光ファイバ挿通孔、３６…グレーティング。

Claims (6)

1. 筐体内にレーザーダイオードチップが収容され、光ファイバが前記筐体の光ファイバ封止部分を介して前記筐体の外側から内側に延び、前記レーザーダイオードチップの光出力を前記光ファイバに結合させたレーザーダイオードモジュールであって、
   前記筐体の外側には前記光ファイバの側方から紫外光を入射させる入射部を有し、前記光ファイバ封止部分を介して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射可能としたことを特徴とするレーザーダイオードモジュール。
2. 前記筐体の外側に前記入射部を有する入射用部材が設けられ、前記入射用部材と前記光ファイバのクラッドとの間に、紫外光を透過可能で、かつ屈折率が前記クラッドの屈折率以上である樹脂が充填され、
   前記クラッドを含む前記光ファイバを通して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射可能としたことを特徴とする請求項１に記載のレーザーダイオードモジュール。
3. 前記入射用部材は光ファイバ封止部分に設けられ、前記入射用部材の前記紫外光を入射させる入射面と光ファイバ側の面との成す角度が９０°以下であることを特徴とする請求項２に記載のレーザーダイオードモジュール。
4. 前記光ファイバ封止部分に紫外光を透過可能なフェルールが取り付けられ、前記光ファイバは前記フェルール内に挿通され、
   前記フェルールを通して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射可能としたことを特徴とする請求項１に記載のレーザーダイオードモジュール。
5. 前記フェルールの前記レーザーダイオードチップ側の端面上の任意の点Ｐについて、前記フェルールの中心軸線（ｃ）を通る断面上で、当該点Ｐを通る前記端面の接線（ｔ）と前記フェルールの中心軸線（ｃ）との交点をＸとし、前記フェルールの中心軸線（ｃ）上における前記フェルールの長手方向の中間点をＭとして、線分ＰＸと線分ＸＭとの成す角∠ＰＸＭを、当該点Ｐについての端面角（α）と定義するとき、
   前記フェルールの前記レーザーダイオードチップ側の端面上で前記光ファイバを挿通する部分以外の部分の一部または全部が、その領域の属する各点について、９０°以下の端面角（α）を有することを特徴とする請求項４に記載のレーザーダイオードモジュール。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザーダイオードモジュールにおける発光素子端面の洗浄方法であって、
   筐体内にレーザーダイオードチップを気密に封止した後で、前記入射部から前記光ファイバ封止部分を介して前記レーザーダイオードチップの発光素子端面に前記紫外光を照射することを特徴とする洗浄方法。

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