JP2019090912A - 光学部材保持装置、光学部材保持装置の製造方法及び半導体レーザ装置 - Google Patents
光学部材保持装置、光学部材保持装置の製造方法及び半導体レーザ装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】耐熱性や機械的強度などの点で信頼性に優れた光学部材保持装置及び半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】凹部を有し、凹部の底面に貫通孔が形成された保持部材と、凹部に載置され、貫通孔に入射した光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、無機材料からなる弾性部材と、を備え、弾性部材は、光学部材の上面に配置される本体部と、本体部から外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられており、凹部の側面と光学部材の側面とに当接することによって、弾性力により光学部材を凹部内の所定の位置に固定する複数の支持部と、を有する光学部材保持装置。【選択図】図１Ｃ
Description
本発明は光学部材保持装置、光学部材保持装置の製造方法及び半導体レーザ装置に関する。
光学部材と、光学部材を保持する保持部材と、光学部材の外周部もしくは保持部材の内周部に形成される凹部に嵌入する係合部とを有する光学ユニットにおいて、光学部材を保持部材に強固に固定することを目的として、係合部にレーザ光を照射して、係合部を溶解させて光学部材と保持部材を溶着させ、光学部材を保持部材に固定する光学ユニットが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、従来の光学ユニットでは、係合部が熱可塑性樹脂（有機物）よりなるため、耐熱性や機械的強度などの点で信頼性が低下する虞がある。また、光学部材を、保持部材に対して比較的精度よく位置合わせをしてから配置する必要がある。
上記の課題は、次の手段により解決することができる。
凹部を有し、前記凹部の底面に貫通孔が形成された保持部材と、
前記凹部に載置され、前記貫通孔に入射した光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、
無機材料からなる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、
前記光学部材の上面に配置される本体部と、
前記本体部から外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられており、前記凹部の側面と前記光学部材の側面とに当接することによって、弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する複数の支持部と、を有する光学部材保持装置。
前記凹部に載置され、前記貫通孔に入射した光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、
無機材料からなる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、
前記光学部材の上面に配置される本体部と、
前記本体部から外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられており、前記凹部の側面と前記光学部材の側面とに当接することによって、弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する複数の支持部と、を有する光学部材保持装置。
凹部を有し、前記凹部の底面に貫通孔が形成された保持部材と、
前記凹部に載置され、前記貫通孔に入射した光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、
無機材料からなる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、
波状に湾曲しており、
前記凹部の側面と前記光学部材の側面との間に配置され、
前記凹部の側面と前記光学部材の側面の双方に当接し、弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する光学部材保持装置。
前記凹部に載置され、前記貫通孔に入射した光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、
無機材料からなる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、
波状に湾曲しており、
前記凹部の側面と前記光学部材の側面との間に配置され、
前記凹部の側面と前記光学部材の側面の双方に当接し、弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する光学部材保持装置。
基部と、
前記基部の上方に設けられた半導体レーザ素子と、
前記基部の上方に設けられ、上面に前記半導体レーザ素子からの光を通過させる貫通孔が形成された蓋部と、
上記いずれか１つの光学部材保持装置と、を備え、
前記光学部材保持装置は前記蓋部の上方に載置され、
前記半導体レーザ素子の出射光は前記蓋部の貫通孔と前記保持部材の貫通孔とを介して前記透光部に入射する半導体レーザ装置。
前記基部の上方に設けられた半導体レーザ素子と、
前記基部の上方に設けられ、上面に前記半導体レーザ素子からの光を通過させる貫通孔が形成された蓋部と、
上記いずれか１つの光学部材保持装置と、を備え、
前記光学部材保持装置は前記蓋部の上方に載置され、
前記半導体レーザ素子の出射光は前記蓋部の貫通孔と前記保持部材の貫通孔とを介して前記透光部に入射する半導体レーザ装置。
凹部を有し、前記凹部の底面に貫通孔が形成されている保持部材と、前記貫通孔に入射する光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、無機材料からなり、本体部と前記本体部から外側に延伸し下方に向けて折り曲げられている複数の支持部とを有する弾性部材と、を準備する工程と、
前記光学部材を前記凹部に配置し、且つ、前記光学部材の上面に前記本体部を配置して、前記凹部の側面と前記光学部材の側面とに前記複数の支持部を当接させ、前記複数の支持部の弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する工程と、を有する光学部材保持装置の製造方法。
前記光学部材を前記凹部に配置し、且つ、前記光学部材の上面に前記本体部を配置して、前記凹部の側面と前記光学部材の側面とに前記複数の支持部を当接させ、前記複数の支持部の弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する工程と、を有する光学部材保持装置の製造方法。
本発明によれば、耐熱性や機械的強度などの点で信頼性に優れた光学部材保持装置及び半導体レーザ装置を提供することができる。また、本発明によれば、保持部材との位置合わせを精度よく行うことなく光学部材を配置できる光学部材保持装置の製造方法を提供することができる。
［実施形態１に係る半導体レーザ装置１］
図１Ａは実施形態１に係る半導体レーザ装置１の模式的断面図である。図１Ｂは実施形態１に係る光学部材保持装置３０の模式的平面図であり、図１Ｃは図１Ｂ中の１Ｃ−１Ｃ断面図である。図１Ｂ中、ハッチングは弾性部材３０６を示している。各断面図及び平面図において、各部材の構成をわかりやすくするために他の部材を透過して示している部分は、破線で示す。
図１Ａは実施形態１に係る半導体レーザ装置１の模式的断面図である。図１Ｂは実施形態１に係る光学部材保持装置３０の模式的平面図であり、図１Ｃは図１Ｂ中の１Ｃ−１Ｃ断面図である。図１Ｂ中、ハッチングは弾性部材３０６を示している。各断面図及び平面図において、各部材の構成をわかりやすくするために他の部材を透過して示している部分は、破線で示す。
図１Ａに示すように、半導体レーザ装置１は、基部１０と、基部１０の上方に設けられた半導体レーザ素子１６と、基部１０の上方に設けられ、上面に半導体レーザ素子１６からの光を通過させる貫通孔１８ａが形成された蓋部１８と、光学部材保持装置３０と、を備えている。光学部材保持装置３０は蓋部１８の上方に載置され、半導体レーザ素子１６の出射光は蓋部１８の貫通孔１８ａと保持部材３０２の貫通孔３０２ｂを介して光学部材３０４の透光部３０４ｂに入射する。以下、詳細に説明する。
（光学部材保持装置３０）
光学部材保持装置３０は蓋部１８の上方に載置される。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、実施形態１に係る光学部材保持装置３０は、保持部材３０２、光学部材３０４、弾性部材３０６及び押え部３０９を有している。
光学部材保持装置３０は蓋部１８の上方に載置される。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、実施形態１に係る光学部材保持装置３０は、保持部材３０２、光学部材３０４、弾性部材３０６及び押え部３０９を有している。
（保持部材３０２）
図２Ａは実施形態１に係る保持部材３０２の模式的平面図であり、図２Ｂは図２Ａ中の２Ｂ−２Ｂ断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、保持部材３０２は凹部３０２ａを有している。保持部材３０２の凹部３０２ａの底面には貫通孔３０２ｂが形成されている。保持部材３０２は壁３０２ｃを有しており、壁３０２ｃの内側面が凹部３０２ａの側面である。貫通孔３０２ｂは凹部３０２ａのほぼ中央に配置されている。貫通孔３０２ｂの開口は、図２Ａでは円形の形状を有しているが、例えば、楕円形、あるいは三角形及び四角形等の多角形の形状を有することができる。貫通孔３０２ｂの開口の直径又は幅は、０．２ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、貫通孔３０２ｂに入射される光が保持部材３０２に遮られるのを抑制することができる。貫通孔３０２ｂの開口の直径又は幅は、３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、光学部材３０４と保持部材３０２の凹部３０２ａの底面との接地面積を増やし、光学部材３０４から保持部材３０２への放熱性を高めることができる。貫通孔３０２ｂは、例えば、保持部材３０２の厚み方向において一定の径を有する。
図２Ａは実施形態１に係る保持部材３０２の模式的平面図であり、図２Ｂは図２Ａ中の２Ｂ−２Ｂ断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、保持部材３０２は凹部３０２ａを有している。保持部材３０２の凹部３０２ａの底面には貫通孔３０２ｂが形成されている。保持部材３０２は壁３０２ｃを有しており、壁３０２ｃの内側面が凹部３０２ａの側面である。貫通孔３０２ｂは凹部３０２ａのほぼ中央に配置されている。貫通孔３０２ｂの開口は、図２Ａでは円形の形状を有しているが、例えば、楕円形、あるいは三角形及び四角形等の多角形の形状を有することができる。貫通孔３０２ｂの開口の直径又は幅は、０．２ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、貫通孔３０２ｂに入射される光が保持部材３０２に遮られるのを抑制することができる。貫通孔３０２ｂの開口の直径又は幅は、３．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、光学部材３０４と保持部材３０２の凹部３０２ａの底面との接地面積を増やし、光学部材３０４から保持部材３０２への放熱性を高めることができる。貫通孔３０２ｂは、例えば、保持部材３０２の厚み方向において一定の径を有する。
凹部３０２ａの底面は平らであることが好ましい。これにより、光学部材３０４の下面が平らである場合において、凹部３０２ａの底面と、光学部材３０４との接地面積を増やし、光学部材３０４から保持部材３０２への放熱性を高めることができる。同様の理由により、凹部３０２ａの底面の直径又は幅は側面の高さよりも長いことが好ましい。凹部３０２ａの底面と側面との間に形成される角度は、６０度〜１００度の間であることが好ましく、直角であることがさらに好ましい。凹部３０２ａの底面と側面との間に形成される角度を６０度〜１００度の間とすることで、弾性部材３０６を凹部３０２ａに配置しやすくしつつ、弾性部材３０６が凹部３０２ａから外れることを抑制できる。凹部３０２ａの底面と側面との間に形成される角度を直角とすることで、弾性部材３０６を凹部３０２ａにさらに配置しやすくしつつ、弾性部材３０６が凹部３０２ａから外れることをさらに抑制できる。
壁３０２ｃの高さは、０．５ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、弾性部材３０６が凹部３０２ａの側面と当接する面積を確保することができるため、弾性部材３０６を凹部３０２ａ内に固定しやすい。壁３０２ｃの高さは、２ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、光学部材保持装置３０を小型にすることができる。
保持部材３０２は無機材料からなることが好ましい。具体的には、金属を含む無機材料、例えばＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｆｅからなる群より選択される一種を含んだ無機材料を用いることが好ましい。なかでも、Ｆｅを主成分とする材料を用いることが好ましく、ステンレス鋼、コバール、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ等からなる無機材料がより好ましい。このようにすれば、保持部材３０２と、押え部３０９とを溶接により確実に固定することができる。なお、本明細書において溶接とは、２つの部材を加熱・加圧等して接合し、連続性を有して一体化することを意味する。
（光学部材３０４）
図３Ａは実施形態１に係る光学部材の模式的平面図であり、図３Ｂは図３Ａ中の３Ｂ−３Ｂ断面図である。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、光学部材３０４の透光部３０４ｂは、保持部材３０２の貫通孔３０２ｂに入射した光の少なくとも一部を透過させる。光学部材３０４は、保持部材３０２の凹部３０２ａに載置される。光学部材３０４は、平板状、凸部を有する板状、筐体形状、蓋形状等、種々の形状を有することができる。光学部材３０４は、種々の厚みを有することができるが、強度を考慮すると、０．２ｍｍ以上の厚みを有することが好ましく、光学部材保持装置３０の小型化を考慮すると、２ｍｍ以下の厚みを有することが好ましい。
図３Ａは実施形態１に係る光学部材の模式的平面図であり、図３Ｂは図３Ａ中の３Ｂ−３Ｂ断面図である。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、光学部材３０４の透光部３０４ｂは、保持部材３０２の貫通孔３０２ｂに入射した光の少なくとも一部を透過させる。光学部材３０４は、保持部材３０２の凹部３０２ａに載置される。光学部材３０４は、平板状、凸部を有する板状、筐体形状、蓋形状等、種々の形状を有することができる。光学部材３０４は、種々の厚みを有することができるが、強度を考慮すると、０．２ｍｍ以上の厚みを有することが好ましく、光学部材保持装置３０の小型化を考慮すると、２ｍｍ以下の厚みを有することが好ましい。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、光学部材３０４は、例えば、光反射部３０４ａと透光部３０４ｂとを有する。これにより、弾性部材３０６を光反射部３０４ａの上面に配置することができるため、透光部３０４ｂを透過する光を弾性部材３０６により遮ることなく、光学部材３０４の上面に弾性部材３０６を配置することができる。光反射部３０４ａは例えば貫通孔３０４ａ１を有し、透光部３０４ｂを例えば光反射部３０４ａの貫通孔３０４ａ１内に配置することができる。貫通孔３０４ａ１の形状は、例えば、柱状、錐形状又はこれらを組み合わせた形状とすることができる。貫通孔３０４ａ１は光学部材３０４の厚み方向において同じ径を有していてもよいが、内側面が連続的または段階的に傾斜し、上方に向かって径が広がる形状であることが好ましい。このようにすれば、貫通孔３０４ａ１の内側面に向かう光を内側面で上方へ反射させて光学部材３０４の外部に効率よく取り出すことができる。
光反射部３０４ａが有する貫通孔３０４ａ１の開口（特に区別しない場合は、光入射側の開口の形状と光出射側の開口の形状との双方を含む。本段落と次の段落において同じ。）は、例えば、円形、楕円形、あるいは三角形及び四角形等の多角形の形状を有することができる。特に、半導体レーザ素子１６からの光の形状に一致するよう、円形又は楕円形であることが好ましい。
光反射部３０４ａが有する貫通孔３０４ａ１の開口の大きさは、直径又は幅が０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子１６からの光を光入射側の開口を介して貫通孔３０４ａ１内に入射させることが容易になる。光反射部３０４ａが有する貫通孔３０４ａ１の開口の大きさは、直径又は幅が６．５ｍｍ以下とすることが好ましい。これにより、光出射側の開口の大きさが大きくなることを原因とした半導体レーザ装置１の輝度低下を抑制することができる。
光反射部３０４ａが有する貫通孔３０４ａ１の内側面には反射膜を設けることができる。このようにすれば、貫通孔３０４ａ１の内側面に向かう光を反射膜により反射させて光学部材３０４の外部に取り出すことができる。反射膜としてはアルミニウム、銀、誘電体多層膜などを用いることができる。
光反射部３０４ａには、反射率が高く、熱伝導率が良好で、耐熱性に優れる無機材料を用いることが好ましい。ここで、反射率が高い材料とは、半導体レーザ素子１６からの光を例えば５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは８０％以上反射する材料をいう。このような材料を用いることにより、貫通孔３０４ａ１の内側面に向かう光をより多く反射させて、光学部材３０４の外部に取り出すことができる。また、熱伝導率が良好な材料とは、熱伝導率が例えば数Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、好ましくは１０Ｗ／ｍ・ｋ以上であり、より好ましくは２５Ｗ／ｍ・ｋ以上である材料をいう。このような材料を用いることにより、光学部材３０４からの熱を効果的に保持部材３０２に放散することができる。また、耐熱性に優れる材料とは、融点が例えば数百℃以上である材料をいい、より好ましくは１０００℃以上である材料をいう。光学部材３０４にはレーザ光が照射されるため比較的高温になりやすいので、耐熱性に優れた材料を用いることが好ましい。
無機材料としては、例えば、セラミックス、金属、又はこれらの複合体などを用いることができる。セラミックスとしては、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム等を用いることができる。金属としては、アルミニウム、鉄、銅、ステンレス鋼、コバール等の高融点金属などを用いることができる。
透光部３０４ｂは、半導体レーザ素子１６からの光を透過する。半導体レーザ素子１６からの光を透過するとは、透過率が８０％以上、好ましくは９５％以上であることをいう。
透光部３０４ｂは無機材料からなることが好ましい。ここで、無機材料としては、例えばホウケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス等、あるいはこれらの材料に蛍光体を含有させたもの、あるいは蛍光体を焼結したもの、あるいは蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結したもの、あるいは蛍光体の単結晶からなるものを用いることができる。
蛍光体としては、半導体レーザ素子１６からの光を異なる波長の光に波長変換するものを用いることができる。蛍光体としては、例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット（ＬＡＧ）、ユウロピウム及び／又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム（ＣＡＳＮ又はＳＣＡＳＮ）、ユウロピウムで賦活されたシリケート（（Ｓｒ，Ｂａ）２ＳｉＯ４）、αサイアロン蛍光体、βサイアロン蛍光体、ＫＳＦ系蛍光体などを用いることができる。
焼結助剤としては、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン等を用いることができる。
透光部３０４ｂの厚みは、例えば０．０１ｍｍ〜１ｍｍであり、より好ましくは０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍである。透光部３０４ｂは、単層構造でもよいし、同じ又は異なる材料を用いた積層構造であってもよい。本実施形態では、透光部３０４ｂは、異なる材料を用いた第１透光部３０４ｂ１及び第２透光部３０４ｂ２による二層構造を有している。
透光部３０４ｂの上面は光反射部３０４ａの上面と一致すること（ほぼ一致する場合を含む。）が好ましい。これにより、透光部３０４ｂから側方に光が広がらなくなるため、高輝度の半導体レーザ装置１とすることができる。
（弾性部材３０６）
図４Ａは実施形態１に係る弾性部材３０６の模式的平面図であり、図４Ｂは図４Ａ中の４Ｂ−４Ｂ断面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、弾性部材３０６は本体部３０６ａと複数の支持部３０６ｂとを有する。図４Ａ中、ハッチングは支持部３０６ｂを示す。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、複数の支持部３０６ｂは、それぞれ、本体部３０６ａから外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられている。これにより、弾性部材３０６の形状が変形するので、保持部材３０２の凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面とに複数の支持部３０６ｂが当接する。弾性部材３０６には、この変形を解消して元の形状に戻ろうとする弾性力（復元力）が働くが、本実施形態では、この弾性力が光学部材３０４及び保持部材３０２に作用して、光学部材３０４が凹部３０２ａ内の所定の位置に固定される。所定の位置とは、平面視において、光学部材３０４の透光部３０４ｂが保持部材３０２の貫通孔３０２ｂに対して重なる位置である。弾性部材３０６の設計のしやすさを考慮すると、平面視において、凹部３０２ａの中心近傍で、光学部材３０４の透光部３０４ｂと保持部材３０２の貫通孔３０２ｂとが重なることが好ましい。さらに、弾性部材３０６を用いることにより、従来技術のように、光学部材３０４を保持部材３０２に直接固定しなくても、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定することができる。また、光学部材３０４と保持部材３０２との熱膨張率差に起因して光学部材３０４と保持部材３０２との距離が変動することがあるが、その場合でも、弾性部材３０６が変形することにより、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定し続けることができる。
図４Ａは実施形態１に係る弾性部材３０６の模式的平面図であり、図４Ｂは図４Ａ中の４Ｂ−４Ｂ断面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、弾性部材３０６は本体部３０６ａと複数の支持部３０６ｂとを有する。図４Ａ中、ハッチングは支持部３０６ｂを示す。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、複数の支持部３０６ｂは、それぞれ、本体部３０６ａから外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられている。これにより、弾性部材３０６の形状が変形するので、保持部材３０２の凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面とに複数の支持部３０６ｂが当接する。弾性部材３０６には、この変形を解消して元の形状に戻ろうとする弾性力（復元力）が働くが、本実施形態では、この弾性力が光学部材３０４及び保持部材３０２に作用して、光学部材３０４が凹部３０２ａ内の所定の位置に固定される。所定の位置とは、平面視において、光学部材３０４の透光部３０４ｂが保持部材３０２の貫通孔３０２ｂに対して重なる位置である。弾性部材３０６の設計のしやすさを考慮すると、平面視において、凹部３０２ａの中心近傍で、光学部材３０４の透光部３０４ｂと保持部材３０２の貫通孔３０２ｂとが重なることが好ましい。さらに、弾性部材３０６を用いることにより、従来技術のように、光学部材３０４を保持部材３０２に直接固定しなくても、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定することができる。また、光学部材３０４と保持部材３０２との熱膨張率差に起因して光学部材３０４と保持部材３０２との距離が変動することがあるが、その場合でも、弾性部材３０６が変形することにより、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定し続けることができる。
複数の支持部３０６ｂは、本体部３０６ａから４方向または５方向以上に向けて外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられていることが好ましい。このようにすれば、４方向または５方向以上から光学部材３０４を挟み込むように弾性部材３０６の弾性力を光学部材３０４に対して作用させ、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に、より安定的に固定することができる。
本体部３０６ａは光学部材３０４の上面に配置される。これにより、本体部３０６ａが光学部材３０４の下面に配置されている場合と比較して、光学部材３０４からの熱を保持部材３０２に放散しやすい。
本体部３０６ａは、平面視において中央に貫通孔を有する。これにより、弾性部材３０６を光学部材３０４の上面に配置した場合でも、光学部材３０４から光を取り出すことができる。弾性部材３０６の貫通孔の開口の形状は、光反射部３０４ａが有する貫通孔３０４ａ１の開口の形状が円形又は楕円形の場合、これら形状に合わせて円形又は楕円形とすることが好ましい。平面視において、光反射部３０４ａが有する貫通孔３０４ａ１の端部と弾性部材３０６の貫通孔の端部との距離は、弾性部材３０６の厚みの２倍以上が好ましい。これにより、弾性部材３０６が光学部材３０４からの光を遮る可能性を抑制することができる。平面視において、光学部材３０４の外周の端部と弾性部材３０６の貫通孔の端部との距離は、弾性部材３０６の厚みの１倍以上が好ましい。これにより、本体部３０６ａの面積を大きくすることができるため、光学部材３０４が保持部材３０２からより脱落しづらくすることができる。
支持部３０６ｂは、下方に向けて折り曲げられた後、さらに光学部材３０４に向けて平面視Ｖ字形状に折り曲げられている形状とすることができる。これにより、支持部３０６ｂの内側面で、光学部材３０４に弾性力を作用させることができる。平面視Ｖ字形状の各片は、光学部材３０４に向けて凸となる反りを有することが好ましい。このようにすれば、弾性部材３０６の弾性力がより効果的に光学部材３０４に作用し、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に、より安定的に固定することができる。
平面視Ｖ字形状の各片は、押え部３０９で弾性部材３０６の上面を押さえる場合、光学部材３０４の下側の部位に当接することが好ましい。このようにすれば、押え部３０９による下方へ向けた押えと、弾性部材３０６による光学部材３０４の下側の部位における横方向の押えと、が相まって、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置にさらに安定的に固定することができる。なお、ここで光学部材３０４の下側の部位とは、光学部材３０４の高さの半分より下の部位のことをいい、光学部材３０４の上側の部位とは、光学部材３０４の高さの半分より上の部位のことをいう。また、平面視Ｖ字形状の各片が光学部材３０４の下側の部位に当接するようにした場合、支持部３０６ｂが下方に折り曲げられる前の弾性部材３０６において、本体部３０６ａと支持部３０６ｂの先端との距離が比較的長くなる。このため、支持部３０６ｂの先端を、Ｖ字形状にプレス等で形成することがより容易になる。
本実施形態では、各支持部３０６ｂの外側面が保持部材３０２の凹部３０２ａの側面に当接し、各支持部３０６ｂの内側面が光学部材３０４の側面に当接する。このようにすれば、光学部材３０４に当接する支持部３０６ｂの面積及び数を比較的多くすることができるので、より安定して光学部材３０４を所定の位置に保持することができる。本実施形態の弾性部材３０６の構造をより具体的に説明すると、支持部３０６ｂは、本体部３０６ａから外側に延伸し、保持部材３０２の凹部３０２ａの側面の上方において下方に向けて折り曲げられている。そして、下方に折り曲げられた支持部３０６ｂの外側面が保持部材３０２の凹部３０２ａの側面と当接している。そして、凹部３０２ａの側面と当接した領域から光学部材３０４に向けて、支持部３０６ｂが、平面視Ｖ字形状に折り曲げられている。支持部３０６ｂのうち、平面視Ｖ字形状に折り曲げられている領域の一部（支持部３０６ｂの内側面の一部）が、光学部材３０４の外側面と当接している。
支持部３０６ｂにおける下方に向けて折り曲げられている部位は、保持部材３０２の凹部３０２ａの底面に当接していないことが好ましい。これにより、弾性部材３０６を保持部材３０２の凹部３０２ａに配置しやすくなる。また、支持部３０６ｂの平面視Ｖ字形状の部位の先端は、保持部材３０２の凹部３０２ａの側面に当接しないことが好ましい。これにより、弾性部材３０６を保持部材３０２の凹部３０２ａに配置しやすくなる。
支持部３０６ｂは、保持部材３０２の壁３０２ｃに溶接などで固定されていることが好ましい。このようにすれば、保持部材３０２に対して外部から衝撃が加わった場合でも、光学部材３０４を所定の位置に固定し続けやすい。本実施形態のように、支持部３０６ｂの平面視Ｖ字形状の部位が光学部材３０４の下側の部位、換言すると、凹部３０２ａの底面の近傍に配置されている場合、支持部３０６ｂは、壁３０２ｃのうち、光学部材３０４の下側の部位に対応する領域に溶接されることが好ましい。これにより、弾性部材３０６で光学部材３０４をより安定的に所定の位置に保持することができる。
また、本実施形態では、支持部３０６ｂが光学部材３０４の下側の部位に当接しているため、壁３０２ｃを比較的低く形成することができる。これにより、壁３０２ｃを比較的高く形成する場合と比較して、光学部材保持装置３０を小型にすることができる。
支持部３０６ｂの溶接などによる固定は、凹部３０２ａの壁３０２ｃの全面（ほぼ全面を含む。）に対して行うこともできるが、一部（例えば壁３０２ｃの下側の部位）に対して行うことが好ましい。これにより、溶接の工程を減らすことができるので生産性を向上することができる。
弾性部材３０６は無機材料からなる。これにより耐熱性や機械的強度などの点で信頼性を向上させることができる。無機材料にはアルミニウム、鉄、銅等の金属材料などを用いることができる。なお、本明細書において、ある部材が無機材料からなるとは、当該部材に無機材料以外の材料、すなわち、有機材料が含まれていないことをいう。
本実施形態のように、透光部３０４ｂが蛍光体を含む場合、透光部３０４ｂが蛍光体を含まない場合と比較して、半導体レーザ素子１６からの光により光学部材３０４が高温となりやすい。したがって、耐熱性及び熱伝導性に比較的優れる無機材料からなる弾性部材３０６を用いることで、光学部材３０４からの熱を弾性部材３０６を介して効果的に保持部材３０２に放散することができる。
本実施形態の弾性部材３０６は、例えば、無機材料からなる平板にパンチングなどをして平面形状の弾性部材３０６を抜き出し、後に支持部３０６ｂとなる部分を、Ｖ字形状となるようにプレス等で立体的に形成し、支持部３０６ｂを下方に向けて折り曲げることで作製することができる。
弾性部材３０６の厚みは例えば０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
（押え部３０９）
図５Ａは実施形態１に係る押え部３０９の模式的平面図であり、図５Ｂは図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ断面図である。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、押え部３０９は、光学部材３０４を上方から押さえるための部材である。本実施形態のように、押え部３０９を用いて、弾性部材３０６の上面を介して光学部材３０４を上方から押さえることもできる。押え部３０９は、保持部材３０２に固定されている。
図５Ａは実施形態１に係る押え部３０９の模式的平面図であり、図５Ｂは図５Ａ中の５Ｂ−５Ｂ断面図である。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、押え部３０９は、光学部材３０４を上方から押さえるための部材である。本実施形態のように、押え部３０９を用いて、弾性部材３０６の上面を介して光学部材３０４を上方から押さえることもできる。押え部３０９は、保持部材３０２に固定されている。
本実施形態では、押え部３０９は、保持部材３０２の外側面と接触して固定される部位３０９ａと、保持部材３０２の外側面の上方から内側に向けて、光学部材３０４及び弾性部材３０６の上方にまで延長して、弾性部材３０６の上面を介して光学部材３０４を上方から押える部位３０９ｂとを有する。固定される部位３０９ａは、筒状であり、保持部材３０２の外側面を取り囲む。押える部位３０９ｂは、固定される部位３０９ａから、複数個所にわたって、弾性部材３０６の上面に延長する鉤状であってもよいが、弾性部材３０６の本体部３０６ａの外周の上面の全部を押える筒状であるものが好ましい。これによって、光学部材３０４を安定して固定することができる。
平面視で、押える部位３０９ｂの内側端部から光学部材３０４の外縁までの長さは、光学部材３０４における外縁から貫通孔３０４ａ１までの長さよりも短ければよい。例えば、光学部材３０４の全幅又は長さの１／４０以上とすることで、押え部３０９により弾性部材３０６及び光学部材３０４を押圧しやすくなる。また、光学部材３０４の全幅又は長さの１／５以下とすることで、固定される部位３０９ａから押える部位３０９ｂの内側端部までの距離を短くすることができるため、押え部３０９が光学部材３０４によって押し上げられるのを抑制することができる。
平面視で、押え部３０９の内側に弾性部材３０６の本体部３０６ａが配置されていることが好ましい。これにより、弾性部材３０６を、光学部材３０４からの光を遮りづらい位置に配置した場合に、押え部３０９も自動的に、光学部材３０４からの光を遮りづらい位置に配置されることになる。
押え部３０９は、溶接又は半田付けによって保持部材３０２に固定することができる。本実施形態では、溶接によって両者を固定している。溶接により、両者の接合部分が連続性を有して一体化されるので、両者を強固に固定することができる。
押え部３０９は、例えば、上述した保持部材３０２で例示した材料と同様の無機材料によって形成することができ、好ましくは鉄を主成分とする材料により形成する。このようにすれば、保持部材３０２と押え部３０９とを溶接で固定することができる。
（基部１０）
基部１０には半導体レーザ素子１６が直接又はサブマウント１４等を介して固定される。窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウムなどの絶縁部材、又は金属の少なくともいずれか一方を含む材料を基部１０として用いることができる。
基部１０には半導体レーザ素子１６が直接又はサブマウント１４等を介して固定される。窒化アルミニウム、炭化珪素、酸化アルミニウムなどの絶縁部材、又は金属の少なくともいずれか一方を含む材料を基部１０として用いることができる。
基部１０の形状、大きさは、半導体レーザ装置１に求められる形状及び大きさ等によって適宜調整することができる。基部１０の平面形状としては、円形、楕円形、矩形等の多角形又はこれらに近似する形状のものが挙げられる。例えば、３ｍｍ〜１１ｍｍの直径の円形で平板状のものがあげられる。また、基部１０の上面に凹部及び／又は凸部が設けられていてもよい。厚みは、例えば、０．５ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。基部１０には、通常、外部電源と接続するためのリード端子１２等の端子が設けられている。
（半導体レーザ素子１６）
半導体レーザ素子１６は基部１０の上方に設けられる。本実施形態では、半導体レーザ素子１６は、基部１０の上面に配置されているヒートシンク１１に、サブマウント１４を介して設けられている。半導体レーザ素子１６の出射光は、蓋部１８の貫通孔１８ａと保持部材３０２の貫通孔３０２ｂとを介して光学部材３０４の透光部３０４ｂに入射する。
半導体レーザ素子１６は基部１０の上方に設けられる。本実施形態では、半導体レーザ素子１６は、基部１０の上面に配置されているヒートシンク１１に、サブマウント１４を介して設けられている。半導体レーザ素子１６の出射光は、蓋部１８の貫通孔１８ａと保持部材３０２の貫通孔３０２ｂとを介して光学部材３０４の透光部３０４ｂに入射する。
半導体レーザ素子１６はレーザ光を発振する素子である。半導体レーザ素子１６としては、例えば、３００ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ〜４７０ｎｍ、より好ましくは４２０ｎｍ〜４７０ｎｍの範囲に発光ピーク波長を有するレーザ光を発振するものを用いることができる。青色発光の半導体レーザ素子１６であれば、窒化物半導体（ＧａＮ系半導体）により形成することができる。半導体レーザ素子１６は、ｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に活性層を有する。
半導体レーザ素子１６は、サブマウント１４を介して、基部１０の上面に配置されているヒートシンク１１に固定することができる。サブマウント１４としては、半導体レーザ素子１６からの熱を放散しやすいよう、熱伝導率の高い材料を用いるのが好ましい。具体的には、窒化アルミニウム、炭化珪素、珪素等をサブマウント１４として用いることができる。本実施形態では、窒化アルミニウムをサブマウント１４として用いている。
（蓋部１８）
蓋部１８は基部１０の上方に設けられる。蓋部１８の上方には半導体レーザ素子１６からの光を透過させる貫通孔１８ａが形成されている。蓋部１８が有する貫通孔１８ａは、蓋部１８の厚み方向において一定の径であってもよいし、上方に向かって狭まる形状でもよい。本実施形態では、上方に向かって狭まる形状としている。これにより、レーザ光を遮ることなく蓋部１８と光学部材保持装置３０との接続面積を確保することができる。この結果、光学部材保持装置３０で生じる熱を蓋部１８に放散しやすくなる。
蓋部１８は基部１０の上方に設けられる。蓋部１８の上方には半導体レーザ素子１６からの光を透過させる貫通孔１８ａが形成されている。蓋部１８が有する貫通孔１８ａは、蓋部１８の厚み方向において一定の径であってもよいし、上方に向かって狭まる形状でもよい。本実施形態では、上方に向かって狭まる形状としている。これにより、レーザ光を遮ることなく蓋部１８と光学部材保持装置３０との接続面積を確保することができる。この結果、光学部材保持装置３０で生じる熱を蓋部１８に放散しやすくなる。
蓋部１８の形状は、例えば、有底の筒型（円柱又は多角形柱等）、錐台型（円錐台又は多角形錐台等）又はドーム型及びこれらの変形形状が挙げられる。蓋部１８の上面と保持部材３０２の下面は平坦面であることが好ましく、特に、基部１０に対して平行であることが好ましい。これにより、半導体レーザ素子１６からの光と光学部材保持装置３０との位置合わせが容易になる。
蓋部１８は保持部材３０２と同様の無機材料からなることが好ましい。蓋部１８と保持部材３０２がともに鉄を主成分とする材料によりなる場合には、蓋部１８と保持部材３０２とを溶接により固定することができる。蓋部１８と基部１０がともに鉄を主成分とする材料によりなる場合には、蓋部１８と基部１０とを溶接により固定することができる。
蓋部１８と保持部材３０２とは単一の部材で一体に形成されていてもよい。また、本実施形態のように、蓋部１８と保持部材３０２とが別部材であってもよい。本実施形態のように、蓋部１８と保持部材３０２とを別部材として形成することで、蓋部１８の貫通孔１８ａ及び保持部材３０２の貫通孔３０２ｂと半導体レーザ素子１６からのレーザ光の焦点との位置合わせを容易に行うことができるため、レーザ光を光学部材保持装置３０に入射させることが容易になる。
（レンズ２２、第２蓋部２０）
半導体レーザ素子１６と光学部材保持装置３０との間には、レーザ光を集光させることのできるレンズ２２などの部材を設けてもよい。こうすることで、半導体レーザ素子１６からの光を蓋部１８の貫通孔１８ａ及び保持部材３０２の貫通孔３０２ｂに入射させやすくなる。本実施形態では、蓋部１８の内側に第２蓋部２０を形成し、第２蓋部２０にレンズ２２を設けている。半導体レーザ素子１６が設けられている領域（第２蓋部２０の内部）は、第２蓋部２０、レンズ２２、及び基部１０により気密封止されている。発振ピーク波長が３２０〜５３０ｎｍの範囲にある短波長の半導体材料を用いた半導体レーザ素子１６では、光密度が高いため、半導体レーザ素子１６の光出射端面近傍に有機物を集塵させやすい。第２蓋部２０、レンズ２２及び基部１０によれば、半導体レーザ素子１６を取り囲み、レーザ装置内の気密性を高め、防塵性を高めることができる。なお、蓋部１８にレンズ２２を設け、蓋部１８、レンズ２２及び基部１０により半導体レーザ素子１６が設けられている領域を気密封止してもよい。
半導体レーザ素子１６と光学部材保持装置３０との間には、レーザ光を集光させることのできるレンズ２２などの部材を設けてもよい。こうすることで、半導体レーザ素子１６からの光を蓋部１８の貫通孔１８ａ及び保持部材３０２の貫通孔３０２ｂに入射させやすくなる。本実施形態では、蓋部１８の内側に第２蓋部２０を形成し、第２蓋部２０にレンズ２２を設けている。半導体レーザ素子１６が設けられている領域（第２蓋部２０の内部）は、第２蓋部２０、レンズ２２、及び基部１０により気密封止されている。発振ピーク波長が３２０〜５３０ｎｍの範囲にある短波長の半導体材料を用いた半導体レーザ素子１６では、光密度が高いため、半導体レーザ素子１６の光出射端面近傍に有機物を集塵させやすい。第２蓋部２０、レンズ２２及び基部１０によれば、半導体レーザ素子１６を取り囲み、レーザ装置内の気密性を高め、防塵性を高めることができる。なお、蓋部１８にレンズ２２を設け、蓋部１８、レンズ２２及び基部１０により半導体レーザ素子１６が設けられている領域を気密封止してもよい。
以上説明したように、本実施形態によれば、無機材料からなる弾性部材３０６を用いて光学部材３０４を固定することができるため、耐熱性や機械的強度などの点で信頼性に優れた光学部材保持装置３０及び半導体レーザ装置１を提供することができる。また、光学部材３０４と保持部材３０２とを直接固定することなく、光学部材３０４を保持部材３０２の凹部３０２ａ内の所定の位置に固定することができる。
［実施形態２に係る半導体レーザ装置２］
図６Ａは実施形態２に係る半導体レーザ装置２の模式的断面図である。図６Ｂは実施形態２に係る光学部材保持装置３０の模式的平面図であり、図６Ｃは図６Ｂ中の６Ｃ−６Ｃ断面図である。図６Ｂ中、ハッチングは弾性部材３０７を示す。図７Ａは実施形態２に係る弾性部材３０７の模式的平面図であり、図７Ｂは図７Ａ中の７Ｂ−７Ｂ断面図である。図７Ａ中、ハッチングは支持部３０７ｂを示す。
図６Ａは実施形態２に係る半導体レーザ装置２の模式的断面図である。図６Ｂは実施形態２に係る光学部材保持装置３０の模式的平面図であり、図６Ｃは図６Ｂ中の６Ｃ−６Ｃ断面図である。図６Ｂ中、ハッチングは弾性部材３０７を示す。図７Ａは実施形態２に係る弾性部材３０７の模式的平面図であり、図７Ｂは図７Ａ中の７Ｂ−７Ｂ断面図である。図７Ａ中、ハッチングは支持部３０７ｂを示す。
図６Ａ〜図７Ｂに示すように、実施形態２に係る半導体レーザ装置２は、弾性部材３０７が、支持部３０７ｂが下方に向けて折り曲げられた後、さらに内側上方に向けて折り曲げられている点で、実施形態１に係る半導体レーザ装置１と相違する。実施形態２によっても、実施形態１と同様に、無機材料からなる弾性部材３０７を用いて光学部材３０４を固定することができるため、耐熱性や機械的強度などの点で信頼性に優れた光学部材保持装置及び半導体レーザ装置を提供することができる。また、実施形態２では、支持部３０７ｂを外側に広げてから、弾性部材３０７を保持部材３０２の凹部３０２ａに配置する必要がないため、弾性部材３０７を凹部３０２ａ内に配置しやすい。
各支持部３０７ｂにおいて、下方に向けて折り曲げられている部分は、保持部材３０２の凹部３０２ａの側面に当接しながら下方に延伸していることが好ましい。これにより、弾性部材３０７が保持部材３０２と当接する面積を大きくすることができるため、弾性部材３０７を凹部３０２ａ内に固定しやすい。また、支持部３０７ｂの、凹部３０２ａの側面と当接する部分を凹部３０２ａの壁３０２ｃに溶接などにより固定することができるため、弾性部材３０７の変形を容易に維持して、弾性部材３０７の弾性力を持続的に光学部材３０４に作用させることができる。本実施形態では、凹部３０２ａの壁３０２ｃのうち、光学部材３０４の上側の部位に対応する領域で、支持部３０７ｂが壁３０２ｃに溶接されることが好ましい。これにより、支持部３０７ｂのうち、内側上方に向けて折り曲がる箇所近傍、換言すると、凹部３０２ａの底面近傍に対応する領域が溶接される場合に比較して、弾性部材３０７がより光学部材３０４に対して弾性力を維持することができる。本実施形態では、凹部３０２ａの壁３０２ｃのうち、光学部材３０４の上側の部位に対応する領域で、支持部３０７ｂが壁３０２ｃと溶接されているため、実施形態１と比較して、凹部３０２ａの壁３０２ｃが高く形成されている。
各支持部３０７ｂにおいて、下方に向けて折り曲げられている部分は、凹部３０２ａの底面に当接していてもよいが、当接していないことが好ましい。これにより、支持部３０６ｂが凹部３０２ａの底面に当接する場合と比較して、弾性部材３０７により光学部材３０４を所定の位置に固定しやすい。
各支持部３０７ｂにおいて、下方に向けて折り曲げられている部分からさらに内側上方に向けて折り曲げられている部分は、光学部材３０４に向けて凸となる曲面形状を有していることが好ましい。より具体的には、支持部３０７ｂが、光学部材３０４の側面に対して斜め方向に延伸して光学部材３０４に当接した後、光学部材３０４から離れるように凹部３０２ａの側面に対して斜め方向に延伸することが好ましい。このようにすれば、支持部３０７ｂの先端部が光学部材３０４に当接しにくくすることができるので、支持部３０７ｂの先端部で光学部材３０４を傷つける可能性を抑制することができる。
また、各支持部３０７ｂにおいて、内側上方に向けて折り曲げられている部分は、光学部材３０４の側面に対して平行に、光学部材３０４に当接しながら延伸していてもよい。これにより、弾性部材３０７と光学部材３０４が当接する面積を大きくすることができるので、弾性部材３０７を凹部３０２ａ内に安定して固定しやすい。
なお、各支持部３０７ｂにおいて、内側上方に向けて折り曲げられている部分については、弾性部材３０７の先端の角部が光学部材３０４に当接していてもよい。
弾性部材３０７は、例えば、無機材料からなる平板にパンチングなどをして平面形状の弾性部材３０７を抜き出し、弾性部材３０７の支持部３０７ｂの先端部を折り曲げ（折り曲げ形状によっては２回折り曲げる）た後、支持部３０７ｂを下方に向けて折り曲げることで作製することができる。
［実施形態３に係る半導体レーザ装置３］
図８Ａは実施形態３に係る半導体レーザ装置３の模式的断面図である。図８Ｂは実施形態３に係る光学部材保持装置３０の模式的平面図であり、図８Ｃは図８Ｂ中の８Ｃ−８Ｃ断面図である。図８Ｂ中、ハッチングは弾性部材３０８を示している。
図８Ａは実施形態３に係る半導体レーザ装置３の模式的断面図である。図８Ｂは実施形態３に係る光学部材保持装置３０の模式的平面図であり、図８Ｃは図８Ｂ中の８Ｃ−８Ｃ断面図である。図８Ｂ中、ハッチングは弾性部材３０８を示している。
図８Ａ〜図８Ｃに示すように、実施形態３に係る半導体レーザ装置３は、弾性部材３０８が、波状に湾曲されており、保持部材３０２の凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面との間に配置され、保持部材３０２の凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面の双方に当接し、弾性力により光学部材３０４を保持部材３０２の凹部３０２ａ内の所定の位置に固定する点で、実施形態１に係る半導体レーザ装置１と相違する。実施形態３によっても、実施形態１と同様に、無機材料からなる弾性部材３０８を用いて光学部材３０４を固定することができるため、耐熱性や機械的強度などの点で信頼性に優れた光学部材保持装置３０及び半導体レーザ装置を提供することができる。
本実施形態では、弾性部材３０８の外側面が保持部材３０２の凹部３０２ａの内側面と当接し、弾性部材３０８の内側面が光学部材３０４の側面と当接している。弾性部材３０８のうち、凹部３０２ａの内側面と当接する湾曲部は３個以上あることが好ましい。これにより、光学部材３０４を保持部材３０２内の所定の位置に固定することができる。弾性部材３０８のうち、凹部３０２ａの内側面と当接する湾曲部は１５個以下であることが好ましい。これにより、弾性部材３０８を凹部３０２ａ内に配置しやすい。
弾性部材３０８のうち、凹部３０２ａの内側面と当接する１つの領域から光学部材３０４に向かう２つの部位同士がなす角度（湾曲部の角度）は、２５度〜１２０度とすることができる。
弾性部材３０８には例えば１枚の板バネを用いることができる。具体的には、無機材料からなる平板にパンチングなどをして平面形状の弾性部材３０８を抜き出し、弾性部材３０８の湾曲部をプレス等で形成することで作製することができる。作製した弾性部材３０８は、円形状に丸めた状態で、凹部３０２ａ内に配置される。
本実施形態では、押え部３０９の押える部位３０９ｂは、弾性部材３０７を介さずに、光学部材３０４に接している。
［実施形態１に係る光学部材保持装置３０の製造方法］
図９Ａから図９Ｃは、実施形態１に係る光学部材保持装置３０の製造方法を説明する模式的断面図である。実施形態１に係る光学部材保持装置３０の製造方法は、凹部３０２ａを有し、凹部３０２ａの底面に貫通孔３０２ｂが形成されている保持部材３０２と、貫通孔３０２ｂに入射する光の少なくとも一部を透過する透光部３０４ｂを有する光学部材３０４を準備する。また、無機材料からなり、本体部３０６ａと、本体部３０６ａから外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられている複数の支持部３０６ｂと、を有する弾性部材３０６を準備する。そして、光学部材３０４を凹部３０２ａに配置するとともに、光学部材３０４の上面に本体部３０６ａを配置して、凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面とに複数の支持部３０６ｂを当接させ、複数の支持部３０６ｂの弾性力により光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定する。以下、各工程について説明する。
図９Ａから図９Ｃは、実施形態１に係る光学部材保持装置３０の製造方法を説明する模式的断面図である。実施形態１に係る光学部材保持装置３０の製造方法は、凹部３０２ａを有し、凹部３０２ａの底面に貫通孔３０２ｂが形成されている保持部材３０２と、貫通孔３０２ｂに入射する光の少なくとも一部を透過する透光部３０４ｂを有する光学部材３０４を準備する。また、無機材料からなり、本体部３０６ａと、本体部３０６ａから外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられている複数の支持部３０６ｂと、を有する弾性部材３０６を準備する。そして、光学部材３０４を凹部３０２ａに配置するとともに、光学部材３０４の上面に本体部３０６ａを配置して、凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面とに複数の支持部３０６ｂを当接させ、複数の支持部３０６ｂの弾性力により光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定する。以下、各工程について説明する。
（保持部材３０２、光学部材３０４及び弾性部材３０６準備工程）
まず、図２Ａ及び図２Ｂに示す、凹部３０２ａを有し、凹部３０２ａの底面に貫通孔３０２ｂが形成されている保持部材３０２と、図３Ａ及び図３Ｂに示す、貫通孔３０２ｂに入射した光の少なくとも一部を透過する透光部３０４ｂを有する光学部材３０４を準備する。そして、図４Ａ及び図４Ｂに示す、無機材料からなり、本体部３０６ａと、本体部３０６ａから外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられている複数の支持部３０６ｂと、を有する弾性部材３０６を準備する。
まず、図２Ａ及び図２Ｂに示す、凹部３０２ａを有し、凹部３０２ａの底面に貫通孔３０２ｂが形成されている保持部材３０２と、図３Ａ及び図３Ｂに示す、貫通孔３０２ｂに入射した光の少なくとも一部を透過する透光部３０４ｂを有する光学部材３０４を準備する。そして、図４Ａ及び図４Ｂに示す、無機材料からなり、本体部３０６ａと、本体部３０６ａから外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられている複数の支持部３０６ｂと、を有する弾性部材３０６を準備する。
（光学部材３０４及び弾性部材３０６配置工程）
次に、図９Ａに示すように、光学部材３０４を凹部３０２ａに配置するとともに、図９Ｂに示すように、光学部材３０４の上面に本体部３０６ａを配置して、凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面とに複数の支持部３０６ｂを当接させ、複数の支持部３０６ｂの弾性力により光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定する。これにより、光学部材３０４と保持部材３０２とを精度良く位置合わせせずに配置したとしても、光学部材を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定することができる。また、光学部材３０４と保持部材３０２とを直接固定しなくても、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定することができる。さらに、光学部材３０４及び弾性部材３０６配置工程以降の工程において外部から光学部材保持装置３０に衝撃が加わった場合であっても、光学部材３０４は弾性部材３０６により所定の位置に固定されているので、光学部材３０４がずれてしまう可能性を抑制することができる。なお、本実施形態のように、凹部３０２ａに光学部材３０４を配置してから、弾性部材３０６を配置することもできるが、光学部材３０４と弾性部材３０６とを組み合わせた後に、光学部材３０４と弾性部材３０６とを同時に凹部３０２ａ内に配置してもよい。
次に、図９Ａに示すように、光学部材３０４を凹部３０２ａに配置するとともに、図９Ｂに示すように、光学部材３０４の上面に本体部３０６ａを配置して、凹部３０２ａの側面と光学部材３０４の側面とに複数の支持部３０６ｂを当接させ、複数の支持部３０６ｂの弾性力により光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定する。これにより、光学部材３０４と保持部材３０２とを精度良く位置合わせせずに配置したとしても、光学部材を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定することができる。また、光学部材３０４と保持部材３０２とを直接固定しなくても、光学部材３０４を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定することができる。さらに、光学部材３０４及び弾性部材３０６配置工程以降の工程において外部から光学部材保持装置３０に衝撃が加わった場合であっても、光学部材３０４は弾性部材３０６により所定の位置に固定されているので、光学部材３０４がずれてしまう可能性を抑制することができる。なお、本実施形態のように、凹部３０２ａに光学部材３０４を配置してから、弾性部材３０６を配置することもできるが、光学部材３０４と弾性部材３０６とを組み合わせた後に、光学部材３０４と弾性部材３０６とを同時に凹部３０２ａ内に配置してもよい。
（弾性部材３０６固定工程）
弾性部材３０６を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定した後、弾性部材３０６と凹部３０２ａの壁３０２ｃとを溶接する工程を有してもよい。これにより、光学部材保持装置３０に対して外部から衝撃が加わった場合でも、光学部材３０４を所定の位置に固定し続けやすい。
弾性部材３０６を凹部３０２ａ内の所定の位置に固定した後、弾性部材３０６と凹部３０２ａの壁３０２ｃとを溶接する工程を有してもよい。これにより、光学部材保持装置３０に対して外部から衝撃が加わった場合でも、光学部材３０４を所定の位置に固定し続けやすい。
（押え部３０９固定工程）
次に、図９Ｃに示すように、押え部３０９を保持部材３０２に固定する工程を有してもよい。固定は例えば、レーザ溶接、アーク溶接、抵抗溶接などにより、押え部３０９の固定する部位３０９ａを凹部３０２ａの壁３０２ｃに固定することで行う。保持部材３０２と弾性部材３０６とが事前に溶接により固定されていない場合、押え部３０９と保持部材３０２とを溶接するときに、同時に弾性部材３０６の支持部３０６ｂも溶接することが好ましい。これにより、溶接の工程を減らすことができるので生産性を向上することができる。例えば、押え部３０９と保持部材３０２とが溶接される位置に弾性部材３０６を配置しておけば、弾性部材３０６も同時に溶接して固定することができる。
次に、図９Ｃに示すように、押え部３０９を保持部材３０２に固定する工程を有してもよい。固定は例えば、レーザ溶接、アーク溶接、抵抗溶接などにより、押え部３０９の固定する部位３０９ａを凹部３０２ａの壁３０２ｃに固定することで行う。保持部材３０２と弾性部材３０６とが事前に溶接により固定されていない場合、押え部３０９と保持部材３０２とを溶接するときに、同時に弾性部材３０６の支持部３０６ｂも溶接することが好ましい。これにより、溶接の工程を減らすことができるので生産性を向上することができる。例えば、押え部３０９と保持部材３０２とが溶接される位置に弾性部材３０６を配置しておけば、弾性部材３０６も同時に溶接して固定することができる。
実施形態２に係る半導体レーザ装置２の製造方法、及び実施形態３に係る半導体レーザ装置３の製造方法は、異なる形状の弾性部材を用いるほかは、実施形態１に係る半導体レーザ装置１の製造方法と同じ工程を有するため、説明を省略する。
以上、各実施形態について説明したが、これらの説明によって特許請求の範囲に記載された構成は何ら限定されるものではない。
１ 半導体レーザ装置
２ 半導体レーザ装置
３ 半導体レーザ装置
１０ 基部
１１ ヒートシンク
１２ リード端子
１４ サブマウント
１６ 半導体レーザ素子
１８ 蓋部（第１蓋部）
１８ａ 貫通孔
２０ 第２蓋部
２２ レンズ
３０ 光学部材保持装置
３０２ 保持部材
３０２ａ 凹部
３０２ｂ 貫通孔
３０２ｃ 壁
３０４ 光学部材
３０４ａ 光反射部
３０４ａ１ 貫通孔
３０４ｂ 透光部
３０４ｂ１ 第１透光部
３０４ｂ２ 第２透光部
３０６ 弾性部材
３０６ａ 本体部
３０６ｂ 支持部
３０７ 弾性部材
３０７ａ 本体部
３０７ｂ 支持部
３０８ 弾性部材
３０９ 押え部
３０９ａ 固定される部位
３０９ｂ 押える部位
２ 半導体レーザ装置
３ 半導体レーザ装置
１０ 基部
１１ ヒートシンク
１２ リード端子
１４ サブマウント
１６ 半導体レーザ素子
１８ 蓋部（第１蓋部）
１８ａ 貫通孔
２０ 第２蓋部
２２ レンズ
３０ 光学部材保持装置
３０２ 保持部材
３０２ａ 凹部
３０２ｂ 貫通孔
３０２ｃ 壁
３０４ 光学部材
３０４ａ 光反射部
３０４ａ１ 貫通孔
３０４ｂ 透光部
３０４ｂ１ 第１透光部
３０４ｂ２ 第２透光部
３０６ 弾性部材
３０６ａ 本体部
３０６ｂ 支持部
３０７ 弾性部材
３０７ａ 本体部
３０７ｂ 支持部
３０８ 弾性部材
３０９ 押え部
３０９ａ 固定される部位
３０９ｂ 押える部位
Claims (13)
- 凹部を有し、前記凹部の底面に貫通孔が形成された保持部材と、
前記凹部に載置され、前記貫通孔に入射した光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、
無機材料からなる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、
前記光学部材の上面に配置される本体部と、
前記本体部から外側に延伸し、下方に向けて折り曲げられており、前記凹部の側面と前記光学部材の側面とに当接することによって、弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する複数の支持部と、を有する光学部材保持装置。 - 前記支持部の外側面が前記凹部の側面に当接し、前記支持部の内側面が前記光学部材の側面に当接している請求項１に記載の光学部材保持装置。
- 前記支持部は下方に向けて折り曲げられた後、さらに内側上方に向けて折り曲げられている請求項１に記載の光学部材保持装置。
- 凹部を有し、前記凹部の底面に貫通孔が形成された保持部材と、
前記凹部に載置され、前記貫通孔に入射した光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、
無機材料からなる弾性部材と、を備え、
前記弾性部材は、
波状に湾曲しており、
前記凹部の側面と前記光学部材の側面との間に配置され、
前記凹部の側面と前記光学部材の側面の双方に当接し、弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する光学部材保持装置。 - 前記弾性部材は１枚の板バネである請求項４に記載の光学部材保持装置。
- 前記弾性部材の厚みは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学部材保持装置。
- 前記弾性部材は前記凹部の側面に固定されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学部材保持装置。
- 前記保持部材は無機材料からなる請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学部材保持装置。
- 前記保持部材に固定され、前記光学部材を上方から押さえる押え部を備える請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学部材保持装置。
- 前記押え部は無機材料からなる請求項９に記載の光学部材保持装置。
- 基部と、
前記基部の上方に設けられた半導体レーザ素子と、
前記基部の上方に設けられ、上面に前記半導体レーザ素子からの光を通過させる貫通孔が形成された蓋部と、
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学部材保持装置と、を備え、
前記光学部材保持装置は前記蓋部の上方に載置され、
前記半導体レーザ素子の出射光は前記蓋部の貫通孔と前記保持部材の貫通孔とを介して前記透光部に入射する半導体レーザ装置。 - 前記蓋部は無機材料からなる請求項１１に記載の半導体レーザ装置。
- 凹部を有し、前記凹部の底面に貫通孔が形成されている保持部材と、前記貫通孔に入射する光の少なくとも一部を透過する透光部を有する光学部材と、無機材料からなり、本体部と前記本体部から外側に延伸し下方に向けて折り曲げられている複数の支持部とを有する弾性部材と、を準備する工程と、
前記光学部材を前記凹部に配置し、且つ、前記光学部材の上面に前記本体部を配置して、前記凹部の側面と前記光学部材の側面とに前記複数の支持部を当接させ、前記複数の支持部の弾性力により前記光学部材を前記凹部内の所定の位置に固定する工程と、を有する光学部材保持装置の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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