JP2017208483A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体レーザ素子とコリメートレンズとの相対的な位置ずれを防止して、光ファイバに対する高い結合効率を実現することが可能な半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】半導体レーザ装置１は、＋Ｚ方向に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅと、レーザ光の成分のうちＹ方向の成分をコリメートするコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅと、基板１１上に固定されて半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅを搭載するサブマウント１２ａ〜１２ｅと、ダミーサブマウント１４とを備えており、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、対向する半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅを搭載するサブマウント１２ａ〜１２ｅに隣接するサブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐにそれぞれ取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体レーザ装置に関する。

半導体レーザ装置は、民生用途（例えば、光ピックアップの光源）、工業用途（例えば、ファイバレーザの励起光源）、その他の種々の用途において幅広く用いられている。このような半導体レーザ装置は、レーザ光を射出する半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子から射出されたレーザ光をコリメートするためのコリメートレンズとを備える。半導体レーザ素子から射出されるレーザ光は、半導体レーザ素子のｐｎ接合面に平行な方向（スロー軸）よりも垂直な方向（ファスト軸）に大きく広がることから、ファスト軸の成分をコリメートするコリメートレンズ（ＦＡＣレンズ：ファスト軸コリメートレンズ）が用いられる。

以下の特許文献１には、半導体レーザ素子が搭載された基板上にレンズ固定台を設け、このレンズ固定台の側面にコリメートレンズの一端を片持ち梁状に樹脂固定した半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置では、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズの位置ずれが、コリメートレンズの長さ方向（スロー軸に沿う方向）に制限されるため、ファスト軸に沿う方向及びレーザ光の射出方向に沿う方向のコリメートレンズの位置ずれが低減される。

また、以下の特許文献２には、半導体レーザ素子が搭載されたサブマウントの側面にレンズ固定台を樹脂固定により取り付け、このレンズ固定台の側面にコリメートレンズの一端を片持ち梁状に樹脂固定した半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置では、コリメートレンズを固定する樹脂のみならず、レンズ固定台を固定する樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズの位置ずれがスロー軸に沿う方向に制限される。

また、以下の特許文献３には、複数の半導体レーザ素子の各々から射出されるレーザ光をコリメートレンズによって個別に平行光に変換し、ミラーで個別に反射させてレーザ光を密に配列した後に、集光レンズで光ファイバに結合させる半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子の各々に対し、コリメートレンズが個別に固定されている。

特開２０１５−１２８１９３号公報 特開２０１４−１７０８８８号公報 特開２０１５−１４８８１０号公報

ところで、上述した特許文献１に開示された半導体レーザ装置は、レンズ固定台が基板上に樹脂固定されている構造であるため、レンズ固定台を固定している樹脂の膨張によってレンズ固定台とともにコリメートレンズがファスト軸に沿う方向に位置ずれし、これにより性能低下が生ずるという問題がある。レンズ固定台の位置ずれを抑えるには、基板上においてレンズ固定台を固定している樹脂の厚み（樹脂厚）を極力小さくすれば良い。しかしながら、上記の樹脂には、粘度を高めるためにフィラー（シリカ等の粉末）が含有されており、樹脂厚をフィラーの大きさ（例えば、数十［μｍ］）よりも小さくすることはできない。このようなフィラーを含有する樹脂によってレンズ固定台が樹脂固定されている場合には、レンズ固定台の位置ずれは、フィラーの大きさに樹脂の膨張率を乗算して得られる値程度になる。

ここで、上記のフィラーが含有されていない樹脂を用いれば、樹脂厚をフィラーの大きさよりも小さくすることができるため、レンズ固定台の位置ずれをより抑えることができるとも考えられる。しかしながら、このような樹脂は粘度が低いため、樹脂の拡がり範囲を制御することが困難であるという問題がある。また、樹脂厚が数［μｍ］程度になると、主剤と硬化剤とが分離する分離現象によって樹脂の硬化不良が生じ、製造歩留まりが悪化するという問題がある。

また、基板に対するレンズ固定台の固定を、樹脂固定に代えてハンダ固定にすれば、上述した樹脂の膨張による位置ずれの問題は生じないと考えられる。しかしながら、一般的にハンダ固定は樹脂固定よりも高価であるとともに、ガラス製のレンズ固定台を金メッキ処理する必要があることから、コストが高くなるという問題がある。ガラス製のレンズ固定台に代えて金属製のレンズ固定台を用い、上述の金メッキ処理を不要とすればコストを低減することができると考えられる。しかしながら、金属製のレンズ固定台はガラス製のレンズ固定台よりも熱膨張率が高いため、樹脂の膨張を考慮して樹脂固定に代えてハンダ固定を用いる意味が全く無くなってしまう。

上述した特許文献２に開示された半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子が搭載されたサブマウントの側面にレンズ固定台が樹脂固定により取り付けられているため、レンズ固定台が基板上に樹脂固定されている特許文献１のような問題は生じない。しかしながら、サブマウントの側面に樹脂を塗布し、コリメートレンズが取り付けられているレンズ固定台の位置を調整（調心）する場合には、半導体レーザ素子から発せられる熱によってサブマウントに塗布した樹脂が調心途中で硬化するという問題がある。これとは逆に、サブマウントの側面に予めレンズ固定台を取り付けておき、レンズ固定台の側面に樹脂を塗布してコリメートレンズの位置を調整する場合には、半導体レーザ素子の射出面に樹脂（コリメートレンズを固定するための樹脂）が回り込んでしまい製造歩留まりが低下するという問題がある。

上述した特許文献３に開示された半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子から光ファイバまでのレーザ光の光路長が半導体レーザ素子毎に異なるため、結合効率が低下するという問題がある。つまり、半導体レーザ素子から射出されるレーザ光は、完全な平行光に変換される訳ではなく、コリメートレンズの性能や固定位置の精度に応じてある拡がり角をもったビームになり、レーザ光の光路長に応じて集光レンズに入射する際のビーム幅が変化する。このようなレーザ光を集光レンズで集光する場合において、集光レンズが球面レンズであるときには、球面収差によって各半導体レーザ素子から射出されるレーザ光が集光される位置が異なってしまい、これにより結合効率が低下するという問題がある。ここで、集光レンズに非球面レンズを用いれば、結合効率を高めることができるとも考えられるが、コストが上昇するという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体レーザ素子とコリメートレンズとの相対的な位置ずれを防止して、光ファイバに対する高い結合効率を実現することが可能な半導体レーザ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置（１〜６）は、第１方向（Ｚ方向）に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子（１３ａ〜１３ｅ）と、レーザ光の成分のうち前記第１方向に垂直な第２方向（Ｙ方向）の成分をコリメートするコリメートレンズ（１５ａ〜１５ｅ）と、基板（１１）上に固定され、前記半導体レーザ素子を搭載し、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向（Ｘ方向）に対して垂直な面であって前記コリメートレンズの前記第３方向における端部（Ｅ）の一方が固定用樹脂（Ｊ）により固定されるレンズ取付面（Ｐ）を有するサブマウント（１２ａ〜１２ｅ、２１ａ〜２１ｅ、３１ａ〜３１ｅ、４１ａ〜４１ｅ、４２ａ〜４２ｅ、５１）と、を備える。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子、前記コリメートレンズ、及び前記サブマウントが複数設けられており、前記コリメートレンズが、対向する前記半導体レーザ素子が搭載されている前記サブマウントに隣接する前記サブマウントの前記レンズ取付面に固定されている。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記サブマウントが、予め規定された量だけ前記第１方向に順次ずらしつつ前記第３方向に配列されている。
ここで、本発明の半導体レーザ装置は、前記サブマウントの前記第１方向へのずらし量が、前記半導体レーザ素子の各々から射出されるレーザ光の光路長が同じくなるように規定されている。
或いは、本発明の半導体レーザ装置は、前記サブマウントが、前記第１方向に垂直な面であって前記第１方向を向く第１面よりも前記第１方向に突出する前記レンズ取付面を有しており、前記第１方向における前記第１面の位置が同一又は略同一となるように前記第３方向に配列されている。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子を搭載せず、前記レンズ取付面を有するダミーサブマウント（１４、２２、３２）を備えており、前記コリメートレンズの何れか１つが、前記ダミーサブマウントの前記レンズ取付面に固定される。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記固定用樹脂により固定された前記コリメートレンズの端部における交差する２面にはフィレット（Ｆ１、Ｆ２）が形成されている。
ここで、本発明の半導体レーザ装置は、前記コリメートレンズが、前記サブマウントの前記基板に固定される面とは反対側の上面（Ｐ１１）からはみ出した状態で前記レンズ取付面に固定されており、前記フィレットが、前記コリメートレンズの側面であって前記基板に近い側の側面（Ｐ４）と、前記コリメートレンズの端面であって前記サブマウントの前記上面からはみだした部分の端面（ＰＴ）とに形成されている。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記サブマウントの高さが、互いに異なるように設定されている。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子が、前記サブマウントの前記基板に固定される面とは反対側の上面に形成された段部（ＣＶ１、ＣＶ２）に搭載されており、前記コリメートレンズが、前記半導体レーザ素子に対向するように前記レンズ取付面に固定されている。
或いは、本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子及び前記コリメートレンズが複数設けられており、前記サブマウントが、前記第１方向に垂直な面であって前記第１方向を向く第１面（Ｐ２１）と、前記第３方向に垂直な第２面（Ｐ２２）とが階段状に形成された側面を有し、前記半導体レーザ素子が、前記サブマウントの前記基板に固定される面とは反対側の上面に前記第１面と対応付けて搭載されており、前記コリメートレンズが、前記レンズ取付面としての前記第２面に固定されている。
また、本発明の半導体レーザ装置は、前記半導体レーザ素子の各々に対応して設けられ、前記半導体レーザ素子の各々から射出されるレーザ光を個別に反射する反射光学系（１６ａ〜１６ｅ）と、前記反射光学系で反射されたレーザ光を光ファイバ（ＦＢ）に集光する集光光学系（１７）と、を備える。

本発明によれば、基板上に固定され、第１方向に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子を搭載するサブマウントのレンズ取付面に、レーザ光の成分のうち第１方向に垂直な第２方向の成分をコリメートするコリメートレンズの端部の一方を固定用樹脂により固定しているため、半導体レーザ素子とコリメートレンズとの相対的な位置ずれが防止されて、光ファイバに対する高い結合効率を実現することが可能であるという効果がある。

本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の正面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の右側面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置が備えるコリメートレンズを示す斜視図である。 本発明の第１実施形態において形成されるフィレットを説明するための図である 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に設けられる反射光学系の構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の正面図である。 本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の正面図である。 本発明の第５実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。 本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による半導体レーザ装置について詳細に説明する。尚、以下では理解を容易にするために、図中に設定したＸＹＺ直交座標系（原点の位置は適宜変更する）を必要に応じて参照しつつ各部材の位置関係について説明する。また、以下で参照する図面では、理解を容易にするために、必要に応じて各部材の寸法を適宜変えて図示している。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の平面図であり、図２は、同半導体レーザ装置の正面図であり、図３は、同半導体レーザ装置の右側面図である。尚、図２，図３では、理解を容易にするために、図１に示した構成の一部の図示を省略している。これら図１〜図３に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置１は、基板１１、サブマウント１２ａ〜１２ｅ、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅ、ダミーサブマウント１４、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅ、反射光学系１６ａ〜１６ｅ、及び集光光学系１７を備えており、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されるレーザ光をコリメート（平行光に変換）してから集光して光ファイバＦＢに結合させる。

尚、図１〜図３中に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｚ軸の＋Ｚ方向（第１方向）がレーザ光の射出方向に設定されている。また、このＸＹＺ直交座標系のＸ軸（第３方向）は、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのｐｎ接合面に平行な方向（スロー軸）と平行になるよう設定され、Ｙ軸（第２方向）は、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのｐｎ接合面に垂直な方向（ファスト軸）と平行になるよう設定されている。

基板１１は、上述したサブマウント１２ａ〜１２ｅ、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅ、ダミーサブマウント１４、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅ、反射光学系１６ａ〜１６ｅ、及び集光光学系１７が搭載される矩形形状の板状部材である。サブマウント１２ａ〜１２ｅは、その上面に半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅが搭載される直方体形状の部材である。これらサブマウント１２ａ〜１２ｅの側面の１つは、レンズ取付面Ｐとされている。尚、図１〜図３に示す通り、サブマウント１２ｂ〜１２ｅのレンズ取付面Ｐにはコリメートレンズ１５ａ〜１５ｄがそれぞれ取り付けられるが、サブマウント１２ａのレンズ取付面Ｐにはコリメートレンズは取り付けられない。

基板１１及びサブマウント１２ａ〜１２ｅは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの放熱効率を高めるために熱伝導率が高く、且つ温度変化によって生ずる応力を極力低減するために熱膨張率が小さい材料を用いて形成される。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス、或いはモリブデン（Ｍｏ）等の金属が適している。サブマウント１２ａ〜１２ｅは、例えばハンダ固定によって基板１１上に固定されている。

サブマウント１２ａ〜１２ｅは、基板１１上において、予め規定された量だけＺ方向に順次ずらしつつＸ方向に配列されている。ここで、サブマウント１２ａ〜１２ｅのＺ方向へのずらし量は、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの各々から射出されるレーザ光の光路長（光ファイバＦＢまでの光路長）が同じくなるように規定するのが望ましい。これは、光ファイバＦＢに集光されるレーザ光のビーム幅のバラツキを低減するためである。

具体的に、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのＺ方向へのずらし量ΔＺ（図１参照）は、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのＸ方向における間隔をΔＸとし、反射光学系１６ａ〜１６ｅから集光光学系１７に向かうレーザ光のビーム間隔（Ｚ方向のビーム間隔）をΔＢとすると、以下の（１）式が満たされる量に規定するのが望ましい。
ΔＸ＝ΔＺ＋ΔＢ …（１）

また、サブマウント１２ａ〜１２ｅは、例えば０．１〜０．３［ｍｍ］程度の隙間をもってＸ方向に配列されているのが望ましい。これは、半導体レーザ装置１の製造時において、コリメートレンズ１５ａ〜１５を固定するための固定用樹脂Ｊが半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのレーザ光射出部に回り込んでしまい、製造歩留まりが低下する事態を防止するためである。

半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅは、レーザ光射出部を＋Ｚ側に向けてサブマウント１２ａ〜１２ｅ上の中央部（Ｘ方向における中央部）にそれぞれ取り付けられており、不図示の駆動回路から駆動電流が供給された場合に、レーザ光を＋Ｚ方向に向けて射出する。これら半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されるレーザ光の波長は、例えば０．９μｍ帯である。尚、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅは、ｐｎ接合面がＺＸ平面に平行となるようにサブマウント１２ａ〜１２ｅ上にそれぞれ搭載されている。

ダミーサブマウント１４は、サブマウント１２ａ〜１２ｅと同じ材質で同じ形状に形成され、サブマウント１２ａ〜１２ｅと同様に側面の１つがレンズ取付面Ｐとされた部材である。ダミーサブマウント１４は、サブマウント１２ｅの−Ｘ側に、例えば０．１〜０．３［ｍｍ］程度の隙間をもって配置されており、サブマウント１２ａ〜１２ｅと同様に、予め規定された量だけＺ方向にずらして配置され、例えばハンダ固定によって基板１１上に固定されている。このダミーサブマウント１４は、コリメートレンズ１５ｅ（半導体レーザ素子１３ｅから射出されるレーザ光をコリメートするレンズ）を固定するために設けられる。尚、サブマウント１２ａ〜１２ｅとは異なり、ダミーサブマウント１４には半導体レーザ素子が搭載されない。

コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの＋Ｚ側にそれぞれ配置され、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されるレーザ光のファスト軸の成分をそれぞれコリメートするＦＡＣレンズ（ファスト軸コリメートレンズ）である。尚、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されるレーザ光のスロー軸の成分をコリメートしない。

コリメートレンズ１５ａ〜１５ｄは、対向する半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｄが搭載されているサブマウント１２ａ〜１２ｄに隣接するサブマウント１２ｂ〜１２ｅのレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによってそれぞれ固定されている。コリメートレンズ１５ｅは、対向する半導体レーザ素子１３ｅが搭載されているサブマウント１２ｅに隣接するダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによって固定されている。

このように、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｄを、隣接するサブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定するのは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれを防止して、光ファイバＦＢに対するレーザ光の高い結合効率を実現するためである。また、半導体レーザ装置１の製造時における製造歩留まりの低下を防止するためである。

サブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４は、例えばハンダ固定によって基板１１上に固定されているため、樹脂固定した場合のように、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズのＹ方向の位置ずれは生じない。ここで、温度変化によってサブマウント１２ｂ〜１２ｅが熱膨張すると、コリメートレンズのＹ方向の位置ずれが生ずる。しかしながら、サブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４は、同じ材質で同じ形状に形成されており、温度変化が生じても同様に熱膨張することから、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれは防止される。

また、半導体レーザ装置１の製造時において、サブマウント１２ｂ〜１２ｅ又はダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊを塗布し、コリメートレンズの位置を調整（調心）する場合には、そのコリメートレンズを取り付けようとしているサブマウントとは異なるサブマウントに搭載された半導体レーザ素子を発光させれば良い。例えば、コリメートレンズ１５ａの位置を調整（調心）する場合には、コリメートレンズ１５ａを取り付けようとしているサブマウント１２ｂとは異なるサブマウント１２ａに搭載された半導体レーザ素子１３ａを発光させれば良い。このため、サブマウント１２ｂのレンズ取付面Ｐに塗布した固定用樹脂Ｊが調心途中で硬化してしまう事態を防止することができ、製造歩留まりの低下を防止することができる。

尚、前述の通り、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４は、例えば０．１〜０．３［ｍｍ］程度の隙間をもってＸ方向に配列されている。このため、サブマウント１２ｂ〜１２ｅ又はダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに塗布された固定用樹脂Ｊが、レンズ取付面Ｐ上において拡がったとしても、上記の隙間に入り込んでしまう。これにより、レンズ取付面Ｐで拡がった固定用樹脂Ｊが半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのレーザ光射出部に回り込んでしまう事態を防止することができ、製造歩留まりの低下を防止することができる。

図４は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置が備えるコリメートレンズを示す斜視図である。図４に示す通り、コリメートレンズ１５（１５ａ〜１５ｅ）は、側面が複数の平面及び円柱面とされた棒状部材である。具体的に、コリメートレンズ１５は、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅからのレーザ光が入射される平面状の入射面Ｐ１と、レーザ光が射出される円柱面状の射出面Ｐ２とが側面に形成されたＸ方向に延びる透明な棒状部材である。尚、コリメートレンズ１５の側面における入射面Ｐ１及び射出面Ｐ２以外の部分は、入射面Ｐ１と９０°の角度をなし、射出面Ｐ２に連続する平面状の面Ｐ３，Ｐ４とされている。このコリメートレンズ１５のＸ方向の長さは２ｍｍ程度である。

コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの端部Ｅは、サブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによりそれぞれ固定され、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、長手方向がＸ方向に沿うように半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの＋Ｚ側に配置される。コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの＋Ｚ側に、例えば、０．１〜０．３［ｍｍ］程度の隙間をもってそれぞれ配置される。尚、上記の固定用樹脂Ｊとしては、例えば紫外線硬化樹脂又は熱硬化樹脂を用いることができる。

具体的に、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、図２，図３に示す通り、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４の上面Ｐ１１（基板１１に固定される面とは反対側の面）から＋Ｙ方向にはみ出した状態で、サブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに片持ち梁状に固定されている。また、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの端部Ｅにおける交差する２面（面Ｐ４及び端面ＰＴ）にはフィレットＦ１，Ｆ２（図５参照）が形成されている。ここで、フィレットＦ１，Ｆ２は、固着されるべき面（コリメートレンズ１５の端面ＰＴとサブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐ）の間からはみ出した固定用樹脂Ｊである。

図５は、本発明の第１実施形態において形成されるフィレットを説明するための図である。尚、ここでは、説明を簡単にするために、サブマウント１２ｂのレンズ取付面Ｐに固定されるコリメートレンズ１５ａに形成されるフィレットＦ１，Ｆ２について説明するが、サブマウント１２ｃ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定されるコリメートレンズ１５ｂ〜１５ｅにも、図５に示すフィレットＦ１，Ｆ２と同様のフィレットが形成される。

フィレットＦ１は、コリメートレンズ１５ａの面Ｐ４（図４参照）と、サブマウント１２ｂのレンズ取付面Ｐとが交差する隅部に形成されており、フィレットＦ２は、コリメートレンズ１５ａの端面ＰＴ（図４参照）とサブマウント１２ｂの上面Ｐ１１とが交差する隅部に形成されている。つまり、フィレットＦ１は、コリメートレンズ１５ａの側面であって基板１１に近い側の側面（面Ｐ４）に形成されており、フィレットＦ２は、コリメートレンズ１５ａの端面ＰＴであってサブマウント１２ｂの上面Ｐ１１からはみだした部分の端面に形成されているということができる。フィレットＦ１は、レンズ取付面Ｐにおいて、コリメートレンズ１５ａに近づくにつれて盛り上がる形状であり、フィレットＦ２は、上面Ｐ１１においてコリメートレンズ１５ａに近づくにつれて盛り上がる形状である。

このように、コリメートレンズ１５ａの端部Ｅにおける交差する２面（面Ｐ４及び端面ＰＴ）にフィレットＦ１，Ｆ２が形成されていることで、サブマウント１２ｂに対するコリメートレンズ１５ａの固定強度を高めることができる。また、フィレットＦ１，Ｆ２を形成してＹ方向における固定用樹脂Ｊの重心の位置とＹ方向におけるコリメートレンズ１５ａの重心の位置との距離を小さくすることで、固定用樹脂Ｊの収縮や膨張（吸湿膨張、熱膨張等）によって生ずるコリメートレンズ１５ａのＹ方向の位置ずれを低減することができる。なぜならば、固定用樹脂Ｊの収縮や膨張は、固定用樹脂Ｊの重心を基準として行われる（固定用樹脂Ｊの重心に向かって収縮し、固定用樹脂Ｊの重心を中心として膨張する）からである。

尚、図１においては、図示を省略しているが、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅと反射光学系１６ａ〜１６ｅとの間の光路上には、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されるレーザ光のスロー軸の成分をコリメートするＳＡＣレンズ（スロー軸コリメートレンズ）がそれぞれ設けられている。このＳＡＣレンズは、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅと反射光学系１６ａ〜１６ｅとの間の光路上であれば、任意の位置に配置することができる。

反射光学系１６ａ〜１６ｅは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの各々に対応して設けられており、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｄの＋Ｚ側にそれぞれ配置され、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されてコリメートレンズ１５ａ〜１５ｄでコリメートされたレーザ光を集光光学系１７に向けて（＋Ｘ方向へ）個別に反射する。具体的に、反射光学系１６ａ〜１６ｅは、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｄでコリメートされたレーザ光を、それぞれ＋Ｙ方向に反射してから＋Ｘ方向に反射する。コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅでコリメートされたレーザ光は、反射光学系１６ａ〜１６ｅで反射されることによって密に配列される。つまり、反射光学系１６ａ〜１６ｅは、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅでコリメートされたレーザ光を、密に配列して光ファイバＦＢに結合できる範囲に収める役割を有する。

図６は、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置に設けられる反射光学系の構成を示す斜視図である。図６に示す通り、反射光学系１６（１６ａ〜１６ｅ）は、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２を備える。第１ミラーＭ１は、少なくとも底面Ａ１、底面Ａ１と平行な上面Ｂ１、及び反射面Ｓ１を有する多面体状の部材である。尚、反射面Ｓ１と底面Ａ１とのなす角は、図６に示す通り、４５°である。

第１ミラーＭ１は、底面Ａ１が基板１１の上面に当接するように基板１１上に載置される。これにより、第１ミラーＭ１の反射面Ｓ１の法線ベクトルと、基板１１の上面（ＺＸ面）の法線ベクトルとのなす角が４５°になる。また、第１ミラーＭ１の向きは、反射面Ｓ１の法線がＹＺ面と平行になるように設定される。これにより、第１ミラーＭ１の反射面Ｓ１は、＋Ｚ方向に進むレーザ光を＋Ｙ方向に反射する。

第２ミラーＭ２は、少なくとも底面Ａ２及び反射面Ｓ２を有する多面体状の部材である。反射面Ｓ２と底面Ａ２とのなす角は、図６に示す通り、４５°である。第２ミラーＭ２は、底面Ａ２が第１ミラーＭ１の上面Ｂ１に当接するように、第１ミラーＭ１上に載置される。これにより、第２ミラーＭ２の反射面Ｓ２の法線ベクトルと、基板１１の上面（ＺＸ面）の法線ベクトルとのなす角が１３５°になる。また、第２ミラーＭ２の向きは、反射面Ｓ２の法線がＸＹ面と略平行になるように設定される。これにより、第２ミラーＭ２の反射面Ｓ２は、＋Ｙ方向に進むレーザ光を略Ｘ方向に反射する。

ここで、第１ミラーＭ１をＹ軸の周りに微小回転させると、反射光学系１６で反射されて略Ｘ方向に向かうレーザ光の伝搬方向がＺ軸の周りで微小回転する。また、第２ミラーＭ２をＹ軸の周りに微小回転させると、反射光学系１６で反射されて略Ｘ方向に向かうレーザ光の伝搬方向がＹ軸の周りで微小回転する。このように、反射光学系１６では、第１ミラーＭ１及び第２ミラーＭ２の向きを適宜設定することによって、略Ｘ方向に向かうレーザ光の伝搬方向を変えることができる。

集光光学系１７は、反射光学系１６ａ〜１６ｅと光ファイバＦＢとの間のレーザ光の光路上に設けられ、反射光学系１６ａ〜１６ｅで略＋Ｘ方向に反射されたレーザ光を集光して光ファイバＦＢに結合させる。尚、図１では、図示を簡略化しているが、集光光学系１７は、反射光学系１６ａ〜１６ｅで反射されたレーザ光をファスト軸方向に集光するＦ軸集光レンズと、スロー軸方向に集光するＳ軸集光レンズとを備える。

光ファイバＦＢは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されるレーザ光の進行方向に対して直交する向きに配置され、且つその入射端が集光光学系１７の焦点位置に配置されるよう位置決めされる。この光ファイバＦＢは、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの各々から射出されるレーザ光を、半導体レーザ装置１の外部に導くものである。尚、光ファイバＦＢとしては、用途に応じて任意のものを用いることができる。例えば、シングルコアファイバ、マルチコアファイバ、シングルクラッドファイバ、ダブルクラッドファイバ、その他の光ファイバを用いることができる。

以上の通り、本実施形態の半導体レーザ装置１では、サブマウント１２ａ〜１２ｅに搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅに対向するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅを、隣接するサブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによってそれぞれ固定するようにしている。これにより、サブマウント１２ａ〜１２ｅの熱膨張によって半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのＹ方向の位置ずれが生じたとしても、サブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４の熱膨張によってコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅのＹ方向の位置ずれも同様に生ずるため、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれを防止することができる。その結果として、光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。

また、本実施形態では、半導体レーザ素子１３ｂ〜１３ｅが搭載されるサブマウント１２ｂ〜１２ｅにコリメートレンズ１５ａ〜１５ｄを取り付け、ダミーサブマウント１４にコリメートレンズ１５ｅを取り付けるようにしている。このような本実施形態では、ダミーサブマウント１４が必要になるものの、従来必要であったレンズ固定台が不要であることから、コストを削減することができる。

また、本実施形態では、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４を、例えばハンダ固定によって基板１１上に固定するようにしている。このため、レンズ固定台を樹脂固定した従来のように、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅのＹ方向の位置ずれが生ずることはない。

また、本実施形態では、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅに対向するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅを、隣接するサブマウント１２ｂ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによってそれぞれ固定するようにしている。このため、コリメートレンズの位置を調整（調心）する場合には、そのコリメートレンズを取り付けようとしているサブマウントとは異なるサブマウントに搭載された半導体レーザ素子を発光させれば良いことから、固定用樹脂Ｊが調心途中で硬化してしまう事態を防止することができ、製造歩留まりの低下を防止することができる。

また、本実施形態では、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４を、所定の隙間をもってＸ方向に配列している。これにより、サブマウント１２ｂ〜１２ｅ又はダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに塗布された固定用樹脂Ｊが、レンズ取付面Ｐ上において拡がったとしても、上記の隙間に入り込ませることができる。このため、レンズ取付面Ｐで拡がった固定用樹脂Ｊが半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのレーザ光射出部に回り込んでしまう事態を防止することができ、製造歩留まりの低下を防止することができる。

また、本実施形態では、サブマウント１２ａ〜１２ｅを、基板１１上において予め規定された量だけＺ方向にずらして配置するようにしている。例えば、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅのＺ方向へのずらし量ΔＺを、前述した（１）式が満たされる量に規定することで、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの各々から射出されるレーザ光の光路長を同じくすることができる。これにより、光ファイバＦＢに集光されるレーザ光のビーム幅のバラツキを低減することができるため、光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。

〔第２実施形態〕
図７は、本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。尚、図７においては、図１に示す部材と同じ部材には同一の符号を付してある。図７に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置２は、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅに代えてサブマウント２１ａ〜２１ｅを設けるとともに、図１に示すダミーサブマウント１４に代えてダミーサブマウント２２を設け、これらサブマウント２１ａ〜２１ｅ及びダミーサブマウント２２を、Ｚ方向にずらすことなくＸ方向に沿って配列したものである。

サブマウント２１ａ〜２１ｅは、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅと同様に、その上面に半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅが搭載される部材である。但し、＋Ｚ側を向く側面（第１面）の一部（具体的には、＋Ｘ側の端部）に突出部Ｔ１が形成されている点において、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅとは異なる。この突出部Ｔ１が形成されていることにより、サブマウント２１ａ〜２１ｅは、＋Ｚ側を向く側面よりも＋Ｚ方向に突出するレンズ取付面Ｐを有しているということができる。尚、サブマウント２１ａ〜２１ｅは、Ｚ方向にずらすことなくＸ方向に沿って配列されていることから、サブマウント２１ａ〜２１ｅの＋Ｚ側を向く側面は、Ｚ方向の位置が同一又は略同一となるようにされている。

これらサブマウント２１ａ〜２１ｅは、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅと同様に、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス、或いはモリブデン（Ｍｏ）等の熱伝導率が高く、熱膨張率が小さい材料を用いて形成される。尚、図７に示す通り、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、サブマウント２１ｂ〜２１ｅのレンズ取付面Ｐにはコリメートレンズ１５ａ〜１５ｄがそれぞれ取り付けられるが、サブマウント２１ａのレンズ取付面Ｐにはコリメートレンズは取り付けられない。

ダミーサブマウント２２は、図１に示すダミーサブマウント１４と同様に、半導体レーザ素子が搭載されず、コリメートレンズ１５ｅを固定するために設けられる部材である。このダミーサブマウント２２は、サブマウント２１ａ〜２１ｅと同じ材質で同じ形状に形成され、サブマウント２１ａ〜２１ｅと同様に、＋Ｚ側を向く側面よりも＋Ｚ方向に突出するレンズ取付面Ｐを有する部材である。サブマウント２１ａ〜２１ｅ及びダミーサブマウント２２は、例えば０．１〜０．３［ｍｍ］程度の隙間をもってＺ方向にずらすことなくＸ方向に沿って配列されており、例えばハンダ固定によって基板１１上に固定されている。

このような本実施形態の半導体レーザ装置２では、サブマウント２１ａ〜２１ｅに搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅに対向するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅを、隣接するサブマウント２１ｂ〜２１ｅ及びダミーサブマウント２２のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによってそれぞれ固定するようにしている。このため、第１実施形態と同様に、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれを防止することができる。その結果として、光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。

また、本実施形態の半導体レーザ装置２が、第１実施形態の半導体レーザ装置１と異なる点は、突出部Ｔ１が形成されたサブマウント２１ａ〜２１ｅ及びダミーサブマウント２２を設け、これらサブマウント２１ａ〜２１ｅ及びダミーサブマウント２２をＺ方向にずらすことなくＸ方向に沿って配列した点のみである。このため、第１実施形態と同様に、コストを削減することができ、製造歩留まりの低下を防止することもできる。尚、本実施形態においても、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅのＹ方向の位置ずれが生ずることはない。

但し、本実施形態の半導体レーザ装置２は、サブマウント２１ａ〜２１ｅ及びダミーサブマウント２２をＺ方向にずらすことなくＸ方向に沿って配列していることから、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの各々から射出されるレーザ光の光路長を同じくすることはできないが、小型化を図ることができる。従って、本実施形態の半導体レーザ装置２は、光ファイバＦＢに対する結合効率が問題とはならないが、小型化を図る必要がある場合に有用である。

〔第３実施形態〕
図８は、本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の正面図である。尚、図８においては、図２に示す部材と同じ部材には同一の符号を付してあり、図２と同様に、構成の一部の図示を省略している。図８に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置３は、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅに代えてサブマウント３１ａ〜３１ｅを設けるとともに、図１に示すダミーサブマウント１４に代えてダミーサブマウント３２を設けたものである。

サブマウント３１ａ〜３１ｅは、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅと概ね同様のものであり、ダミーサブマウント３２は、図１に示すダミーサブマウント１４と概ね同様のものである。但し、これらサブマウント３１ａ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２は、互いに異なる高さに設定されている点において、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４とは異なる。

具体的に、サブマウント３１ａ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２は、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅが＋Ｙ方向にはみ出さないように高さが設定されている。つまり、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの高さに合わせてコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの高さをそれぞれ設定した場合に、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅが、取り付けられているサブマウント３１ｂ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２の上面Ｐ１１（基板１１に固定される面とは反対側の面）から＋Ｙ方向にはみ出さないように、サブマウント３１ａ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２の高さが設定されている。

例えば、コリメートレンズ１５ａが固定されるサブマウント３１ｂの高さは、サブマウント３１ａに搭載された半導体レーザ素子１３ａの高さに合わせてコリメートレンズ１５ａの高さを設定した場合に、コリメートレンズ１５ａがサブマウント３１ｂの上面Ｐ１１からはみ出さないように設定される。また、コリメートレンズ１５ｅが固定されるダミーサブマウント３２の高さは、サブマウント３１ｅに搭載された半導体レーザ素子１３ｅの高さに合わせてコリメートレンズ１５ｅの高さを設定した場合に、コリメートレンズ１５ｅがダミーサブマウント３２の上面Ｐ１１からはみ出さないように設定される。

このように、サブマウント３１ａ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２が互いに異なる高さに設定されていることで、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの端面ＰＴの全面を、固定用樹脂Ｊにより、サブマウント３１ｂ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２のレンズ取付面Ｐにそれぞれ固定することができる。また、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの端部Ｅの側面全周に亘ってフィレットを形成することもできる。これにより、サブマウント３１ａ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２に対するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの固定強度をより高めることができる。

尚、本実施形態では、互いに異なる高さに設定されたサブマウント３１ａ〜３１ｅを用いることから、これらサブマウント３１ａ〜３１ｅに搭載される半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの高さ位置も互いに異なる。反射光学系１６に設けられた第１ミラーＭ１の反射面Ｓ１（図６参照）に対するレーザ光の入射位置（Ｙ方向の位置）に応じて、反射光学系１６で反射されて略Ｘ方向に向かうレーザ光のＺ方向の位置が変化する。このため、本実施形態では、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの高さ位置に応じて、反射光学系１６ａ〜１６ｅのＺ方向の位置調整を行う必要がある。

このような本実施形態の半導体レーザ装置３では、サブマウント３１ａ〜３１ｅに搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅに対向するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅを、隣接するサブマウント３１ｂ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによってそれぞれ固定するようにしている。このため、第１実施形態と同様に、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれを防止することができる。その結果として、光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。

また、本実施形態の半導体レーザ装置３が、第１実施形態の半導体レーザ装置１と異なる点は、高さが互いに異なるサブマウント３１ａ〜３１ｅ及びダミーサブマウント３２を設け、サブマウント３１ａ〜３１ｅに搭載される半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの高さ位置に応じてコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの高さを設定するとともに、反射光学系１６ａ〜１６ｅの位置調整を行った点のみである。このため、第１実施形態と同様に、コストを削減することができ、製造歩留まりの低下を防止することもでき、更には光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。尚、本実施形態においても、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅのＹ方向の位置ずれが生ずることはない。

〔第４実施形態〕
図９は、本発明の第４実施形態による半導体レーザ装置の正面図である。尚、図９においては、図２に示す部材と同じ部材には同一の符号を付してあり、図２と同様に、構成の一部の図示を省略している。図９に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置４は、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅに代えて、図９（ａ）に示すサブマウント４１ａ〜４１ｅ、或いは図９（ｂ）に示すサブマウント４２ａ〜４２ｅを設けたものである。

図９（ａ）に示すサブマウント４１ａ〜４１ｅは、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅと概ね同様のものであるが、Ｚ方向に延びる凹部ＣＶ１（段部）が上面中央部に形成されている点において図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅとは異なる。図９（ｂ）に示すサブマウント４２ａ〜４２ｅは、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅと概ね同様のものであるが、その上面に段部ＣＶ２が形成されている点において図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅとは異なる。

図９（ａ）に示すサブマウント４１ａ〜４１ｅに形成された凹部ＣＶ１には、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅがそれぞれ搭載される。コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、サブマウント４１ａ〜４１ｅの凹部ＣＶ１に搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅに対向するように高さが調整されて、サブマウント４１ｂ〜４１ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐにそれぞれ取り付けられる。

同様に、図９（ｂ）に示すサブマウント４２ａ〜４２ｅに形成された段部ＣＶ２には、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅがそれぞれ搭載される。コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、サブマウント４２ａ〜４２ｅの段部ＣＶ２に搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅに対向するように高さが調整されて、サブマウント４２ｂ〜４２ｅ及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐにそれぞれ取り付けられる。

つまり、本実施形態では、凹部ＣＶ１が形成されたサブマウント４１ａ〜４１ｅを用いて半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅが搭載される高さ位置を下げ、或いは段部ＣＶ２が形成されたサブマウント４２ａ〜４２ｅを用いて半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅが搭載される高さ位置を下げるようにしている。このように半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅが搭載される高さ位置が下がると、サブマウント４１ａ〜４１ｅ（或いは、サブマウント４２ａ〜４２ｅ）及びダミーサブマウント１４の上面Ｐ１１からコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅがはみ出さないようにすることができる。

これにより、第３実施形態と同様に、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの端面ＰＴの全面を、固定用樹脂Ｊにより、サブマウント４１ｂ〜４１ｅ（或いは、サブマウント４２ｂ〜４２ｅ）及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐにそれぞれ固定することができる。また、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの端部Ｅの側面全周に亘ってフィレットを形成することもできる。これにより、サブマウント４１ｂ〜４１ｅ（或いは、サブマウント４２ｂ〜４２ｅ）及びダミーサブマウント１４に対するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの固定強度をより高めることができる。

このような本実施形態の半導体レーザ装置４では、サブマウント４１ａ〜４１ｅ（或いは、サブマウント４２ａ〜４２ｅ）に搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅに対向するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅを、隣接するサブマウント４１ｂ〜４１ｅ（或いは、サブマウント４２ａｂ４２ｅ）及びダミーサブマウント１４のレンズ取付面Ｐに固定用樹脂Ｊによってそれぞれ固定するようにしている。このため、第１実施形態と同様に、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれを防止することができる。その結果として、光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。

また、本実施形態の半導体レーザ装置４が、第１実施形態の半導体レーザ装置１と異なる点は、凹部ＣＶ１が形成されたサブマウント４１ａ〜４１ｅ、或いは段部ＣＶ２が形成されたサブマウント４２ａ〜４２ｅを設け、サブマウント４１ａ〜４１ｅの凹部ＣＶ１、或いはサブマウント４２ａ〜４２ｅの段部ＣＶ２に搭載される半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの高さ位置に応じてコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅの高さを設定した点のみである。このため、第１実施形態と同様に、コストを削減することができ、製造歩留まりの低下を防止することもでき、更には光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。尚、本実施形態においても、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅのＹ方向の位置ずれが生ずることはない。

〔第５実施形態〕
図１０は、本発明の第５実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。尚、図１０においては、図１に示す部材と同じ部材には同一の符号を付してある。図１０に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置５は、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４に代えてサブマウント５１を設けたものである。このサブマウント５１は、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４を一体化したものということができる。

具体的に、サブマウント５１は、Ｚ軸に垂直であって＋Ｚ側を向く面Ｐ２１（第１面）と、Ｘ軸に垂直であって＋Ｘ側を向く面Ｐ２２（第２面）とが階段状に形成された側面を有する。半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅは、サブマウント５１の上面Ｐ１１（基板１１に固定される面とは反対側の面）に、面Ｐ２１と対応付けて搭載されている。コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、レンズ取付面Ｐとしての面Ｐ２２に片持ち梁状に固定されており、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの＋Ｚ側にそれぞれ配置される。

このような本実施形態の半導体レーザ装置５では、サブマウント５１に搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅ（階段状に形成された側面の面Ｐ２１と対応付けて搭載された半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅ）に対向するコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅを、面Ｐ２１と直交するレンズ取付面Ｐとしての面Ｐ２２に固定用樹脂Ｊによってそれぞれ固定するようにしている。このため、第１実施形態と同様に、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれを防止することができる。その結果として、光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。

また、本実施形態の半導体レーザ装置５が、第１実施形態の半導体レーザ装置１と異なる点は、図１に示すサブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４を一体化したサブマウント５１を設けた点のみである。このため、第１実施形態と同様に、コストを削減することができ、製造歩留まりの低下を防止することもでき、更には光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。尚、本実施形態においても、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅのＹ方向の位置ずれが生ずることはない。

〔第６実施形態〕
図１１は、本発明の第６実施形態による半導体レーザ装置の平面図である。尚、図１１においては、図１に示す部材と同じ部材には同一の符号を付してある。図１１に示す通り、本実施形態の半導体レーザ装置６は、図１に示す半導体レーザ装置１のサブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４の配置を変更し、これに伴い反射光学系１６ａ〜１６ｅの反射角度の調整を行ったものである。

具体的に、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４は、Ｙ軸の周りに予め規定された角度θだけ回転した状態で、Ｚ方向にずらすことなくＸ方向に沿って配列されている。つまり、サブマウント１２ａ〜１２ｅは、搭載されている半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの各々から射出されるレーザ光の進行方向がＺ軸に対して上記の角度θをなすように配置されている。尚、サブマウント２１ａ〜２１ｅ及びダミーサブマウント２２は、第１実施形態と同様に、例えば０．１〜０．３［ｍｍ］程度の隙間をもって配列されていても良い。

ここで、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４は全て、Ｙ軸の周りに角度θだけ回転した状態で配列されることから、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅは、その長手方向が、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅの各々から射出されるレーザ光の進行方向と直交するように配置される。このため、第１実施形態と同様に、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されるレーザ光のファスト軸の成分は、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｅによってそれぞれコリメートされる。

反射光学系１６ａ〜１６ｅは、コリメートレンズ１５ａ〜１５ｄでコリメートされたレーザ光の光路上に、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４のＹ軸周りの角度θに応じた角度だけ回転した状態で配置されている。具体的に、反射光学系１６ａ〜１６ｅの回転角度は、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅから射出されてコリメートレンズ１５ａ〜１５ｄでコリメートされたレーザ光を集光光学系１７に向けて（＋Ｘ方向へ）個別に反射するように調整されている。

このような本実施形態の半導体レーザ装置６では、第１実施形態と同様に、半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅとコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅとの相対的な位置ずれを防止することができ、光ファイバＦＢに対する高い結合効率を実現することができる。また、第１実施形態と同様に、コストを削減することができ、製造歩留まりの低下を防止することもできる。尚、本実施形態においても、樹脂の収縮や膨張によって生ずるコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅのＹ方向の位置ずれが生ずることはない。更に、本実施形態では、サブマウント１２ａ〜１２ｅ及びダミーサブマウント１４をＺ方向にずらすことなくＸ方向に沿って配列していることから、第２実施形態と同様に、小型化を図ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、５つの半導体レーザ素子１３ａ〜１３ｅ、５つのコリメートレンズ１５ａ〜１５ｅ、及び５つの反射光学系１６ａ〜１６ｅを備える半導体レーザ装置を例に挙げて説明したが、半導体レーザ素子、コリメートレンズ、及び反射光学系の数は、任意である。例えば、半導体レーザ素子、コリメートレンズ、及び反射光学系を１つずつ備えていても良く、２つ以上ずつ備えていても良い。

１〜６…半導体レーザ装置、１１…基板、１２ａ〜１２ｅ…サブマウント、１３ａ〜１３ｅ…半導体レーザ素子、１４…ダミーサブマウント、１５ａ〜１５ｅ…コリメートレンズ、１６ａ〜１６ｅ…反射光学系、１７…集光光学系、２１ａ〜２１ｅ…サブマウント、２２…ダミーサブマウント、３１ａ〜３１ｅ…サブマウント、３２…ダミーサブマウント、４１ａ〜４１ｅ…サブマウント、４２ａ〜４２ｅ…サブマウント、５１…サブマウント、ＣＶ１…凹部、ＣＶ２…段部、Ｅ…端部、Ｆ１，Ｆ２…フィレット、Ｊ…固定用樹脂、Ｐ…レンズ取付面、Ｐ４…面、Ｐ１１…上面、Ｐ２１，Ｐ２２…面、ＰＴ…端面

Claims (12)

1. 第１方向に向けてレーザ光を射出する半導体レーザ素子と、
   レーザ光の成分のうち前記第１方向に垂直な第２方向の成分をコリメートするコリメートレンズと、
   基板上に固定され、前記半導体レーザ素子を搭載し、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な第３方向に対して垂直な面であって前記コリメートレンズの前記第３方向における端部の一方が固定用樹脂により固定されるレンズ取付面を有するサブマウントと、
   を備える半導体レーザ装置。
2. 前記半導体レーザ素子、前記コリメートレンズ、及び前記サブマウントは複数設けられており、
   前記コリメートレンズは、対向する前記半導体レーザ素子が搭載されている前記サブマウントに隣接する前記サブマウントの前記レンズ取付面に固定されている、
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記サブマウントは、予め規定された量だけ前記第１方向に順次ずらしつつ前記第３方向に配列されている、請求項２記載の半導体レーザ装置。
4. 前記サブマウントの前記第１方向へのずらし量は、前記半導体レーザ素子の各々から射出されるレーザ光の光路長が同じくなるように規定されている、請求項３記載の半導体レーザ装置。
5. 前記サブマウントは、前記第１方向に垂直な面であって前記第１方向を向く第１面よりも前記第１方向に突出する前記レンズ取付面を有しており、前記第１方向における前記第１面の位置が同一又は略同一となるように前記第３方向に配列されている、請求項２記載の半導体レーザ装置。
6. 前記半導体レーザ素子を搭載せず、前記レンズ取付面を有するダミーサブマウントを備えており、
   前記コリメートレンズの何れか１つは、前記ダミーサブマウントの前記レンズ取付面に固定される、
   請求項２から請求項５の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
7. 前記固定用樹脂により固定された前記コリメートレンズの端部における交差する２面にはフィレットが形成されている、請求項１から請求項６の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
8. 前記コリメートレンズは、前記サブマウントの前記基板に固定される面とは反対側の上面からはみ出した状態で前記レンズ取付面に固定されており、
   前記フィレットは、前記コリメートレンズの側面であって前記基板に近い側の側面と、前記コリメートレンズの端面であって前記サブマウントの前記上面からはみだした部分の端面とに形成されている、
   請求項７記載の半導体レーザ装置。
9. 前記サブマウントの高さは、互いに異なるように設定されている、請求項２から請求項６の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
10. 前記半導体レーザ素子は、前記サブマウントの前記基板に固定される面とは反対側の上面に形成された段部に搭載されており、
    前記コリメートレンズは、前記半導体レーザ素子に対向するように前記レンズ取付面に固定されている、
    請求項１から請求項６の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。
11. 前記半導体レーザ素子及び前記コリメートレンズは複数設けられており、
    前記サブマウントは、前記第１方向に垂直な面であって前記第１方向を向く第１面と、前記第３方向に垂直な第２面とが階段状に形成された側面を有し、
    前記半導体レーザ素子は、前記サブマウントの前記基板に固定される面とは反対側の上面に前記第１面と対応付けて搭載されており、
    前記コリメートレンズは、前記レンズ取付面としての前記第２面に固定されている、
    請求項１記載の半導体レーザ装置。
12. 前記半導体レーザ素子の各々に対応して設けられ、前記半導体レーザ素子の各々から射出されるレーザ光を個別に反射する反射光学系と、
    前記反射光学系で反射されたレーザ光を光ファイバに集光する集光光学系と、
    を備える請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の半導体レーザ装置。

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