JP3297948B2 - レーザ光学素子の固定方法及びレーザ光学装置 - Google Patents
レーザ光学素子の固定方法及びレーザ光学装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光学素子の固定
方法及びレーザ光学装置に関し、特に、例えば半導体レ
ーザ一体型の光導波路を有する第２高調波発生素子（以
下ＳＨＧ素子という）等の光デバイス装置におけるレー
ザ光学素子の固定方法及びレーザ光学装置に関する。
方法及びレーザ光学装置に関し、特に、例えば半導体レ
ーザ一体型の光導波路を有する第２高調波発生素子（以
下ＳＨＧ素子という）等の光デバイス装置におけるレー
ザ光学素子の固定方法及びレーザ光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年において、レーザ光の利用範囲の拡
大化と各技術分野でのレーザ光利用の最適化を図るた
め、第２高調波発生（ＳＨＧ）によって波長範囲が短波
長側に拡大化された第２高調波レーザ光が注目されるよ
うになっている。この第２高調波発生は、周波数ωの光
を周波数２ωの光に変換するものであり、よってレーザ
光の短波長化が成される。
大化と各技術分野でのレーザ光利用の最適化を図るた
め、第２高調波発生（ＳＨＧ）によって波長範囲が短波
長側に拡大化された第２高調波レーザ光が注目されるよ
うになっている。この第２高調波発生は、周波数ωの光
を周波数２ωの光に変換するものであり、よってレーザ
光の短波長化が成される。
【０００３】この短波長化されたレーザ光を用いること
により、例えば光記録再生、光磁気記録再生等におい
て、その記録密度の向上を図ることができる。
により、例えば光記録再生、光磁気記録再生等におい
て、その記録密度の向上を図ることができる。
【０００４】このように短波長化された第２高調波レー
ザ光を発生するものとしては、非線形光学結晶素子の基
板に光導波路を形成して、これに半導体レーザ素子等か
らの基本波を通し、第２高調波レーザ光を取り出す光導
波路型の波長変換素子が知られている。
ザ光を発生するものとしては、非線形光学結晶素子の基
板に光導波路を形成して、これに半導体レーザ素子等か
らの基本波を通し、第２高調波レーザ光を取り出す光導
波路型の波長変換素子が知られている。
【０００５】上記波長変換素子では、半導体レーザから
の基本波を効率よく光導波路に入射させると第２高調波
レーザ光を効率よく発光できる。この半導体レーザ素子
の基本波を光導波路に効率よく導波させるためには、基
本波をレンズを介して光導波路の端面に集光したり、レ
ンズを介さないときは半導体レーザ素子の発光点と光導
波路の端面とを基本波レーザ光の波長オーダー以下の距
離に近づけることが行われている。
の基本波を効率よく光導波路に入射させると第２高調波
レーザ光を効率よく発光できる。この半導体レーザ素子
の基本波を光導波路に効率よく導波させるためには、基
本波をレンズを介して光導波路の端面に集光したり、レ
ンズを介さないときは半導体レーザ素子の発光点と光導
波路の端面とを基本波レーザ光の波長オーダー以下の距
離に近づけることが行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したレ
ンズを用いる方法、およびレンズを用いない方法のいず
れの方法においても、光導波路素子とレンズ、および光
導波路素子と半導体レーザとの位置合わせ精度はミクロ
ンオーダーを必要とし、さらにそれらの位置は、温度、
湿度等の外環境に対しても、安定であることが要求され
る。特に、第２高調波発生における光導波路において
は、変換される第２高調波の光量は、光導波路に入射さ
れる基本波の光量の２乗に比例するため、光導波路素子
とレンズ、および光導波路素子と半導体レーザとの位置
合わせに関し、より高精度な位置決め精度と安定性を必
要とする。また高精度な位置決めを行う場合には、固定
を行う各部品の温度を制御し、一定にしてから固定を行
わないと、精度を保つことが不可能となる場合もある。
とくに半導体レーザと光導波路との位置合わせ固定を行
う場合には、半導体レーザを発光させた状態において位
置合わせを行わなければならない場合が多く、その場合
には、半導体レーザからの発熱を伴うため、固定を行う
部品内部にける温度勾配を防ぐためにも、固定を行う各
部品の温度を制御する必要がある。そしてさらに各部品
は、外環境の変化による安定性を補償するためにも、温
度変化による膨張係数を揃える必要がある。
ンズを用いる方法、およびレンズを用いない方法のいず
れの方法においても、光導波路素子とレンズ、および光
導波路素子と半導体レーザとの位置合わせ精度はミクロ
ンオーダーを必要とし、さらにそれらの位置は、温度、
湿度等の外環境に対しても、安定であることが要求され
る。特に、第２高調波発生における光導波路において
は、変換される第２高調波の光量は、光導波路に入射さ
れる基本波の光量の２乗に比例するため、光導波路素子
とレンズ、および光導波路素子と半導体レーザとの位置
合わせに関し、より高精度な位置決め精度と安定性を必
要とする。また高精度な位置決めを行う場合には、固定
を行う各部品の温度を制御し、一定にしてから固定を行
わないと、精度を保つことが不可能となる場合もある。
とくに半導体レーザと光導波路との位置合わせ固定を行
う場合には、半導体レーザを発光させた状態において位
置合わせを行わなければならない場合が多く、その場合
には、半導体レーザからの発熱を伴うため、固定を行う
部品内部にける温度勾配を防ぐためにも、固定を行う各
部品の温度を制御する必要がある。そしてさらに各部品
は、外環境の変化による安定性を補償するためにも、温
度変化による膨張係数を揃える必要がある。
【０００７】温度を制御した状態において、半導体レー
ザ等の各部品を固定する方法に、上記光導波路と、上記
半導体レーザとの位置合わせをエポキシ系あるいはシア
ン系あるいはシリコン系の接着剤を用いる方法がある。
しかしこの方法で固定された場合には、固定をされた２
つ以上の部品は、それらエポキシ系あるいはシアン系あ
るいはシリコン系の接着剤を介して接続されることとな
る。しかしこれらの接着剤を用いて固定を行った場合に
は、各部品と接着剤との界面において、それらが無機的
な反応を生じて固定されているのではないので、外環境
の変化による安定性を高めることは、容易でない。また
各部品との温度変化による膨張係数を揃えることに関し
ても、選択範囲が狭いという欠点が存在する。
ザ等の各部品を固定する方法に、上記光導波路と、上記
半導体レーザとの位置合わせをエポキシ系あるいはシア
ン系あるいはシリコン系の接着剤を用いる方法がある。
しかしこの方法で固定された場合には、固定をされた２
つ以上の部品は、それらエポキシ系あるいはシアン系あ
るいはシリコン系の接着剤を介して接続されることとな
る。しかしこれらの接着剤を用いて固定を行った場合に
は、各部品と接着剤との界面において、それらが無機的
な反応を生じて固定されているのではないので、外環境
の変化による安定性を高めることは、容易でない。また
各部品との温度変化による膨張係数を揃えることに関し
ても、選択範囲が狭いという欠点が存在する。
【０００８】また、半導体レーザ等の各部品を固定する
方法に、高パワーのＹＡＧレーザ等を用いたレーザ溶着
あるいはレーザ溶接という方法がある。この方法により
固定された２つ以上の部品は、それらの界面において溶
着され、あるいは合金化されているので、外環境の変化
による安定性は高い。しかしレーザ溶接装置あるいはレ
ーザ溶着装置は設備的に高額であるという欠点が存在す
る。また固定を行う際に、高パワーのレーザを固定され
る部分に照射するため、固定される部品の温度を一定す
ることが困難である。また固定を行う部品が軽量である
場合などは、レーザを照射することにより、部品がその
衝撃により移動してしまい、高精度の位置決めを保つこ
とができないという欠点がある。
方法に、高パワーのＹＡＧレーザ等を用いたレーザ溶着
あるいはレーザ溶接という方法がある。この方法により
固定された２つ以上の部品は、それらの界面において溶
着され、あるいは合金化されているので、外環境の変化
による安定性は高い。しかしレーザ溶接装置あるいはレ
ーザ溶着装置は設備的に高額であるという欠点が存在す
る。また固定を行う際に、高パワーのレーザを固定され
る部分に照射するため、固定される部品の温度を一定す
ることが困難である。また固定を行う部品が軽量である
場合などは、レーザを照射することにより、部品がその
衝撃により移動してしまい、高精度の位置決めを保つこ
とができないという欠点がある。
【０００９】さらに、半導体レーザ等の各部品を固定す
る方法には、レーザを用いたハンダ付けという方法も知
られている。この方法は、レーザ溶着あるいはレーザ溶
接に用いるレーザよりも設備的に小型のレーザを用い、
固定を行う箇所にクリームハンダを塗布しておき、この
ハンダ部分にレーザを照射する方法である。この方法に
より固定された２つ以上の部品は、それらの界面におい
てハンダが拡散し溶着されているので、合金化されてい
ることとなり、外環境の変化による安定性は高い。しか
し、レーザを用いたハンダ付けを行う場合には、クリー
ムハンダ中に含まれるイソプロピルアルコール等の溶剤
類が、レーザ照射を行った時に瞬時に蒸発するため、半
導体レーザ等の光学部品にその蒸発した溶剤が付着する
という欠点が存在する。
る方法には、レーザを用いたハンダ付けという方法も知
られている。この方法は、レーザ溶着あるいはレーザ溶
接に用いるレーザよりも設備的に小型のレーザを用い、
固定を行う箇所にクリームハンダを塗布しておき、この
ハンダ部分にレーザを照射する方法である。この方法に
より固定された２つ以上の部品は、それらの界面におい
てハンダが拡散し溶着されているので、合金化されてい
ることとなり、外環境の変化による安定性は高い。しか
し、レーザを用いたハンダ付けを行う場合には、クリー
ムハンダ中に含まれるイソプロピルアルコール等の溶剤
類が、レーザ照射を行った時に瞬時に蒸発するため、半
導体レーザ等の光学部品にその蒸発した溶剤が付着する
という欠点が存在する。
【００１０】また固定を行う際に、高パワーのレーザを
固定される部分に照射するため、固定される部品の温度
を一定にすることが困難である。
固定される部分に照射するため、固定される部品の温度
を一定にすることが困難である。
【００１１】本発明は、高精度を必要とする部品の位置
合わせ、とりわけ高精度および外環境の変化に対して安
定性を要求される光学部品を位置合わせして固定する際
に、その固定が容易かつ確実に行い得るようなレーザ光
学素子の固定方法を提供することを目的とする。また、
このような固定方法によりレーザ光学素子が固定されて
成るレーザ光学装置の提供を目的とする。
合わせ、とりわけ高精度および外環境の変化に対して安
定性を要求される光学部品を位置合わせして固定する際
に、その固定が容易かつ確実に行い得るようなレーザ光
学素子の固定方法を提供することを目的とする。また、
このような固定方法によりレーザ光学素子が固定されて
成るレーザ光学装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るレーザ光学
素子の固定方法は、レーザ光を発光あるいは出射する第
１の光学素子と、この第１の光学素子から発光あるいは
出射されたレーザ光が透過、入射あるいは受光される第
２の光学素子との少なくとも一方を、これらの第１、第
２の光学素子を実装するための基板に固定するレーザ光
学素子の固定方法において、少なくともガリウムを主成
分とする液体金属と共に、銅、銀を主成分とする金属粒
子を用い、上記基板と上記液体金属と上記金属粒子とを
合金化反応させることにより上記第１、第２の光学素子
の少なくとも一方を上記基板に固定することを特徴とし
て、上述の課題を解決する。
素子の固定方法は、レーザ光を発光あるいは出射する第
１の光学素子と、この第１の光学素子から発光あるいは
出射されたレーザ光が透過、入射あるいは受光される第
２の光学素子との少なくとも一方を、これらの第１、第
２の光学素子を実装するための基板に固定するレーザ光
学素子の固定方法において、少なくともガリウムを主成
分とする液体金属と共に、銅、銀を主成分とする金属粒
子を用い、上記基板と上記液体金属と上記金属粒子とを
合金化反応させることにより上記第１、第２の光学素子
の少なくとも一方を上記基板に固定することを特徴とし
て、上述の課題を解決する。
【００１３】また、本発明に係るレーザ光学装置は、レ
ーザ光を発光あるいは出射する第１の光学素子と、上記
第１の光学素子から発光あるいは出射されたレーザ光が
透過、入射あるいは受光される第２の光学素子と、上記
第１、第２の光学素子を実装するための基板とからな
り、上記第１、第２の光学素子の少なくとも一方を上記
基板に実装する際に、少なくともガリウムを主成分とす
る液体金属と共に、銅、銀を主成分とする金属粒子を用
い、上記基板と上記液体金属と上記金属粒子とを合金化
反応させることにより固定されて成ることを特徴とし
て、上述の課題を解決する。
ーザ光を発光あるいは出射する第１の光学素子と、上記
第１の光学素子から発光あるいは出射されたレーザ光が
透過、入射あるいは受光される第２の光学素子と、上記
第１、第２の光学素子を実装するための基板とからな
り、上記第１、第２の光学素子の少なくとも一方を上記
基板に実装する際に、少なくともガリウムを主成分とす
る液体金属と共に、銅、銀を主成分とする金属粒子を用
い、上記基板と上記液体金属と上記金属粒子とを合金化
反応させることにより固定されて成ることを特徴とし
て、上述の課題を解決する。
【００１４】ここで、上記液体金属は、ガリウムのみな
らず、インジウムを主成分とするものが挙げられる。ま
た、上記液体金属と共に、銅、銀を主成分とする金属粒
子を用い、上記基板と上記液体金属と上記金属粒子とを
合金化反応させることにより上記第１、第２の光学素子
を上記基板に固定することが挙げられる。
らず、インジウムを主成分とするものが挙げられる。ま
た、上記液体金属と共に、銅、銀を主成分とする金属粒
子を用い、上記基板と上記液体金属と上記金属粒子とを
合金化反応させることにより上記第１、第２の光学素子
を上記基板に固定することが挙げられる。
【００１５】また、上記液体金属に、ガリウム、インジ
ウム、錫を主成分としたものを用いたり、ガリウム、イ
ンジウム、亜鉛を主成分としたものを用いることが挙げ
られ、これらガリウムＧａ、インジウムＩｎ、錫Ｓｎ、
亜鉛Ｚｎの組成として、 Ｇａ ４０％〜９５％ Ｉｎ ５％〜４０％ Ｓｎ ０％〜３０％ Ｚｎ ０％〜１０％ としたものを用いることが好ましい。
ウム、錫を主成分としたものを用いたり、ガリウム、イ
ンジウム、亜鉛を主成分としたものを用いることが挙げ
られ、これらガリウムＧａ、インジウムＩｎ、錫Ｓｎ、
亜鉛Ｚｎの組成として、 Ｇａ ４０％〜９５％ Ｉｎ ５％〜４０％ Ｓｎ ０％〜３０％ Ｚｎ ０％〜１０％ としたものを用いることが好ましい。
【００１６】上記組成において、インジウムＩｎの下限
値を５％としたのは、ガリウムＧａのみだと融点が約３
０°Ｃ（２９．８°Ｃ）であるので、５％以上添加する
ことにより融点が低下し、操作性が高まるからである。
インジウムＩｎの上限値を４０％としたのは、これ以上
添加すると合金反応後の強度が得られないからであり、
また、ガリウムＧａと比較してインジウムＩｎは上記金
属粒子や上記基板として用いられるＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等
の元素に対してさほど拡散を生じないため、合金化が容
易でないからである。次に、錫Ｓｎの上限値を３０％と
し、また亜鉛Ｚｎの上限値を１０％としたのは、いずれ
も融点の上昇となり、室温における反応が生じなくなる
からである。
値を５％としたのは、ガリウムＧａのみだと融点が約３
０°Ｃ（２９．８°Ｃ）であるので、５％以上添加する
ことにより融点が低下し、操作性が高まるからである。
インジウムＩｎの上限値を４０％としたのは、これ以上
添加すると合金反応後の強度が得られないからであり、
また、ガリウムＧａと比較してインジウムＩｎは上記金
属粒子や上記基板として用いられるＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等
の元素に対してさほど拡散を生じないため、合金化が容
易でないからである。次に、錫Ｓｎの上限値を３０％と
し、また亜鉛Ｚｎの上限値を１０％としたのは、いずれ
も融点の上昇となり、室温における反応が生じなくなる
からである。
【００１７】次に、上記金属粒子については、銀、銅、
錫を主成分としたり、銀、銅、錫、金、パラジウムを主
成分とすることが挙げられる。また、上記第１の光学素
子については、半導体レーザ素子や、光導波路素子を用
いることが考えられ、また上記第１、第２の光学素子の
一方をレンズとすることが考えられる。さらに、上記第
２の光学素子としては、光導波路素子、非線形光学素
子、波長変換機能を有する光導波路素子、あるいはフォ
トダイオード素子を用いることが挙げられる。
錫を主成分としたり、銀、銅、錫、金、パラジウムを主
成分とすることが挙げられる。また、上記第１の光学素
子については、半導体レーザ素子や、光導波路素子を用
いることが考えられ、また上記第１、第２の光学素子の
一方をレンズとすることが考えられる。さらに、上記第
２の光学素子としては、光導波路素子、非線形光学素
子、波長変換機能を有する光導波路素子、あるいはフォ
トダイオード素子を用いることが挙げられる。
【００１８】
【作用】本発明に係るレーザ光学素子の固定方法によれ
ば、レーザ光を発光あるいは出射する第１の光学素子
と、この第１の光学素子から発光あるいは出射されたレ
ーザ光が透過あるいは入射あるいは受光される第２の光
学素子と、上記第１の光学素子および上記第２の光学素
子とを実装するための基板を用いて、上記第１の光学素
子と上記第２の光学素子とを上記基板に固定する際に、
ガリウム、インジウムを主成分とする液体金属を用い、
上記基板と上記液体金属とを合金化反応させることによ
り固定される。従って、高額な装置を必要とせず、合金
化反応を生じさせることができ、また、温度制御状態を
保った状態で合金化反応を生じさせることができる。そ
のため、高精度を必要とする部品の位置合わせ、とりわ
け高精度および外環境の変化に対して安定性を要求され
る光学部品の位置合わせ固定が、容易にできるようにな
る。
ば、レーザ光を発光あるいは出射する第１の光学素子
と、この第１の光学素子から発光あるいは出射されたレ
ーザ光が透過あるいは入射あるいは受光される第２の光
学素子と、上記第１の光学素子および上記第２の光学素
子とを実装するための基板を用いて、上記第１の光学素
子と上記第２の光学素子とを上記基板に固定する際に、
ガリウム、インジウムを主成分とする液体金属を用い、
上記基板と上記液体金属とを合金化反応させることによ
り固定される。従って、高額な装置を必要とせず、合金
化反応を生じさせることができ、また、温度制御状態を
保った状態で合金化反応を生じさせることができる。そ
のため、高精度を必要とする部品の位置合わせ、とりわ
け高精度および外環境の変化に対して安定性を要求され
る光学部品の位置合わせ固定が、容易にできるようにな
る。
【００１９】
【実施例】以下、本発明に係るレーザ光学素子の固定方
法及びレーザ光学装置のいくつかの実施例について図面
を参照しながら説明する。図１は本発明に係る第１の実
施例としてのレーザ光学装置の概略構成を示す図であ
る。この図１に示す第１の実施例のレーザ光学装置にお
いて、Ｃｕ表面に金属膜を施したセラミックあるいはペ
ルチェ素子等でできた比較的剛性を有する基板（以下固
定基板という）１１上に、半導体レーザ素子の放熱手段
であるＣｕ等でできたヒートシンク３が配置固定されて
おり、このヒートシンク３の表面端部に、シングルモー
ドの基本波のレーザ光を発生する半導体レーザチップ１
が配されている。この半導体レーザチップ１からのシン
グルモードの基本波レーザ光は、プロトン交換光導波路
４に入射されており、このプロトン交換光導波路４が分
極反転構造部を有する例えばＬｉＮｂＯ3 のＸ基板（以
下ＬＮ−Ｘ基板という）５上に形成されて波長変換素子
（以下ＬＮ−Ｘ波長変換素子という）６を構成してい
る。上記プロトン交換光導波路４を上記半導体レーザチ
ップ１の端面に近接させた状態で、上記ＬＮ−Ｘ波長変
換素子６の主面２１が上記固定基板１１の主面２２に対
し直角となるように配置している。具体的には、上記Ｌ
Ｎ−Ｘ波長変換素子６及び上記固定基板１１に接するよ
うに、Ｃｕあるいは表面に金属膜を施したセラミック等
でできた直角を有する部材２０を設けており、この部材
２０にＬＮ−Ｘ波長変換素子６が近接された状態で固定
基板１１上に配置する。
法及びレーザ光学装置のいくつかの実施例について図面
を参照しながら説明する。図１は本発明に係る第１の実
施例としてのレーザ光学装置の概略構成を示す図であ
る。この図１に示す第１の実施例のレーザ光学装置にお
いて、Ｃｕ表面に金属膜を施したセラミックあるいはペ
ルチェ素子等でできた比較的剛性を有する基板（以下固
定基板という）１１上に、半導体レーザ素子の放熱手段
であるＣｕ等でできたヒートシンク３が配置固定されて
おり、このヒートシンク３の表面端部に、シングルモー
ドの基本波のレーザ光を発生する半導体レーザチップ１
が配されている。この半導体レーザチップ１からのシン
グルモードの基本波レーザ光は、プロトン交換光導波路
４に入射されており、このプロトン交換光導波路４が分
極反転構造部を有する例えばＬｉＮｂＯ3 のＸ基板（以
下ＬＮ−Ｘ基板という）５上に形成されて波長変換素子
（以下ＬＮ−Ｘ波長変換素子という）６を構成してい
る。上記プロトン交換光導波路４を上記半導体レーザチ
ップ１の端面に近接させた状態で、上記ＬＮ−Ｘ波長変
換素子６の主面２１が上記固定基板１１の主面２２に対
し直角となるように配置している。具体的には、上記Ｌ
Ｎ−Ｘ波長変換素子６及び上記固定基板１１に接するよ
うに、Ｃｕあるいは表面に金属膜を施したセラミック等
でできた直角を有する部材２０を設けており、この部材
２０にＬＮ−Ｘ波長変換素子６が近接された状態で固定
基板１１上に配置する。
【００２０】次に、ガリウム、インジウムを主成分とす
る液体金属６０を、上記固定基板１１と上記部材２０と
の間、および上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２
０との間に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、
予め上記部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗
布を行う隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用
しても良い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板
１１と上記部材２０およびＬＮ−Ｘ波長変換素子６に対
して、５分から数時間をそのままの位置を保持すること
により、加熱する必要なく、拡散反応および相互拡散反
応を生じ、合金化される。つまり、この合金化により、
上記固定基板１１と上記部材２０、および上記ＬＮ−Ｘ
波長変換素子６と上記部材２０とが固定される。すなわ
ち、上記液体金属６０を用いることにより、半導体レー
ザ素子と光導波路素子とが固定される。
る液体金属６０を、上記固定基板１１と上記部材２０と
の間、および上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２
０との間に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、
予め上記部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗
布を行う隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用
しても良い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板
１１と上記部材２０およびＬＮ−Ｘ波長変換素子６に対
して、５分から数時間をそのままの位置を保持すること
により、加熱する必要なく、拡散反応および相互拡散反
応を生じ、合金化される。つまり、この合金化により、
上記固定基板１１と上記部材２０、および上記ＬＮ−Ｘ
波長変換素子６と上記部材２０とが固定される。すなわ
ち、上記液体金属６０を用いることにより、半導体レー
ザ素子と光導波路素子とが固定される。
【００２１】ここで、液体金属６０は、固定温度におい
て液体に近い状態であることが望ましく、例えばガリウ
ム、インジウムを主成分とし、錫（スズ）あるいは亜鉛
を必要に応じて加えるような液体金属の場合には、ガリ
ウムＧａ、インジウムＩｎ、錫Ｓｎ、亜鉛Ｚｎの組成と
して、 Ｇａ ４０％〜９５％ Ｉｎ ５％〜４０％ Ｓｎ ０％〜３０％ Ｚｎ ０％〜１０％ としたものを用いることが好ましい。
て液体に近い状態であることが望ましく、例えばガリウ
ム、インジウムを主成分とし、錫（スズ）あるいは亜鉛
を必要に応じて加えるような液体金属の場合には、ガリ
ウムＧａ、インジウムＩｎ、錫Ｓｎ、亜鉛Ｚｎの組成と
して、 Ｇａ ４０％〜９５％ Ｉｎ ５％〜４０％ Ｓｎ ０％〜３０％ Ｚｎ ０％〜１０％ としたものを用いることが好ましい。
【００２２】上記組成において、インジウムＩｎの下限
値を５％としたのは、ガリウムＧａのみだと融点が約３
０°Ｃ（２９．８°Ｃ）であるので、５％以上添加する
ことにより融点が低下し、操作性が高まるからである。
インジウムＩｎの上限値を４０％としたのは、これ以上
添加すると合金反応後の強度が得られないことを考慮し
たものであり、また、ガリウムＧａと比較してインジウ
ムＩｎは上記金属粒子や上記基板として用いられるＣ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ等の元素に対してさほど拡散を生じない
ため、合金化が容易でないからである。次に、錫（ス
ズ）Ｓｎの上限値を３０％とし、また亜鉛Ｚｎの上限値
を１０％としたのは、いずれも融点の上昇となり、室温
における反応が生じなくなるからである。
値を５％としたのは、ガリウムＧａのみだと融点が約３
０°Ｃ（２９．８°Ｃ）であるので、５％以上添加する
ことにより融点が低下し、操作性が高まるからである。
インジウムＩｎの上限値を４０％としたのは、これ以上
添加すると合金反応後の強度が得られないことを考慮し
たものであり、また、ガリウムＧａと比較してインジウ
ムＩｎは上記金属粒子や上記基板として用いられるＣ
ｕ、Ａｇ、Ａｕ等の元素に対してさほど拡散を生じない
ため、合金化が容易でないからである。次に、錫（ス
ズ）Ｓｎの上限値を３０％とし、また亜鉛Ｚｎの上限値
を１０％としたのは、いずれも融点の上昇となり、室温
における反応が生じなくなるからである。
【００２３】ここで、液体金属の具体例をいくつか挙げ
ると、ガリウム：７５．５％、インジウム：２４．５％
の融点１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６
２．０％、インジウム：２５．０％、スズ（錫）：１
３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：
６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％
の融点１３℃の液体金属、等を用いることが望ましい。
ただし、液体金属６０の組成は上記のガリウム：７５．
５％、インジウム：２４．５％の融点１５．７℃の液体
金属、あるいは、ガリウム：６２．０％、インジウム：
２５．０％、スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、
あるいは、ガリウム：６７．０％、インジウム：２９．
０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組
成であればよい。
ると、ガリウム：７５．５％、インジウム：２４．５％
の融点１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６
２．０％、インジウム：２５．０％、スズ（錫）：１
３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：
６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％
の融点１３℃の液体金属、等を用いることが望ましい。
ただし、液体金属６０の組成は上記のガリウム：７５．
５％、インジウム：２４．５％の融点１５．７℃の液体
金属、あるいは、ガリウム：６２．０％、インジウム：
２５．０％、スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、
あるいは、ガリウム：６７．０％、インジウム：２９．
０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組
成であればよい。
【００２４】この合金化反応を生じる拡散領域は、数ミ
クロンのオーダーであるので、上記液体金属６０の塗布
量は１０ミクロン以下であることが望ましく、そのた
め、上記固定基板１１と上記部材２０との間、および上
記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２０との間の間隙
は、１０ミクロン以下であることが望ましい。
クロンのオーダーであるので、上記液体金属６０の塗布
量は１０ミクロン以下であることが望ましく、そのた
め、上記固定基板１１と上記部材２０との間、および上
記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２０との間の間隙
は、１０ミクロン以下であることが望ましい。
【００２５】上記部材２０の材質および固定基板１１の
材質は、上記液体金属６０と合金反応を生じる材質であ
る、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属などで構成されている
か、もしくは、上記液体金属６０と合金反応を生じる材
質である、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属などが０．２ミク
ロンから数ミクロンの厚さで施されていることが必要で
ある。また、上記固定基板１１に対する上記プロトン交
換光導波路４の相対位置が、振動等の外乱によって大き
く変化しないような程度の剛性を持っていることが望ま
しく、温度変化等の外乱によって上記固定基板１１に対
する上記半導体レーザチップ１の位置が相対的に変化し
た場合に、上記プロトン交換光導波路４を上記半導体レ
ーザチップ１の端面に近接するように、固定基板１１と
上記半導体レーザチップ１と間に存在する物質の熱膨張
率と等しい熱膨張率を持っていることが望ましい。
材質は、上記液体金属６０と合金反応を生じる材質であ
る、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属などで構成されている
か、もしくは、上記液体金属６０と合金反応を生じる材
質である、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属などが０．２ミク
ロンから数ミクロンの厚さで施されていることが必要で
ある。また、上記固定基板１１に対する上記プロトン交
換光導波路４の相対位置が、振動等の外乱によって大き
く変化しないような程度の剛性を持っていることが望ま
しく、温度変化等の外乱によって上記固定基板１１に対
する上記半導体レーザチップ１の位置が相対的に変化し
た場合に、上記プロトン交換光導波路４を上記半導体レ
ーザチップ１の端面に近接するように、固定基板１１と
上記半導体レーザチップ１と間に存在する物質の熱膨張
率と等しい熱膨張率を持っていることが望ましい。
【００２６】また、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６の、上
記部材２０側の面には、上記液体金属６０と合金反応を
生じる材質である、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属などが少
なくとも、０．２ミクロンから数ミクロンの厚さで被覆
が施されていることが必要である。
記部材２０側の面には、上記液体金属６０と合金反応を
生じる材質である、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属などが少
なくとも、０．２ミクロンから数ミクロンの厚さで被覆
が施されていることが必要である。
【００２７】上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６の構成例を図
２に示す。上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６は、ＬＮ−Ｘ基
板５上に周期分極反転構造部１０を作製し、該ＬＮ−Ｘ
基板５上にピロ燐酸（Ｈ4 Ｐ2 Ｏ7 ）等によるプロトン
交換法等によりプロトン交換光導波路４が形成されてい
る。上記周期分極反転部１０は、単一分極化された強誘
電体結晶であるＬＮ−Ｘ基板５に対し、その分極方向に
第１及び第２の電極を配置させ、少なくとも第１の電極
は最終的に得られる分極反転構造のパターンに対応する
パターンに形成され、１５０℃未満の温度下において、
上記第１及び第２の電極間に、上記ＬＮ−Ｘ基板の自発
分極の負側を負電位、正側を正電位となるように１ｋＶ
／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電圧を印加させ、分極反転
を形成させるものである。このように、上記ＬＮ−Ｘ基
板５に周期分極反転構造部１０及びプロトン交換光導波
路４を形成させ、ＴＥモードの光を導波する。また、こ
のプロトン交換光導波路４には、非線形光学効果を回復
させるためにアニールが施されている。
２に示す。上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６は、ＬＮ−Ｘ基
板５上に周期分極反転構造部１０を作製し、該ＬＮ−Ｘ
基板５上にピロ燐酸（Ｈ4 Ｐ2 Ｏ7 ）等によるプロトン
交換法等によりプロトン交換光導波路４が形成されてい
る。上記周期分極反転部１０は、単一分極化された強誘
電体結晶であるＬＮ−Ｘ基板５に対し、その分極方向に
第１及び第２の電極を配置させ、少なくとも第１の電極
は最終的に得られる分極反転構造のパターンに対応する
パターンに形成され、１５０℃未満の温度下において、
上記第１及び第２の電極間に、上記ＬＮ−Ｘ基板の自発
分極の負側を負電位、正側を正電位となるように１ｋＶ
／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電圧を印加させ、分極反転
を形成させるものである。このように、上記ＬＮ−Ｘ基
板５に周期分極反転構造部１０及びプロトン交換光導波
路４を形成させ、ＴＥモードの光を導波する。また、こ
のプロトン交換光導波路４には、非線形光学効果を回復
させるためにアニールが施されている。
【００２８】ここで、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６は、
図３に示すように分極反転部１０が形成されたＬＮ−Ｘ
基板５と該ＬＮ−Ｘ基板５に形成されたプロトン交換光
導波路４とをクラッド層１２で覆った構造にしてもよ
い。このクラッド層１２は、例えばＳｉＯ2 等によって
１〜２μｍの厚さに被着形成され、その屈折率は上記プ
ロトン交換光導波路４の屈折率より低い。
図３に示すように分極反転部１０が形成されたＬＮ−Ｘ
基板５と該ＬＮ−Ｘ基板５に形成されたプロトン交換光
導波路４とをクラッド層１２で覆った構造にしてもよ
い。このクラッド層１２は、例えばＳｉＯ2 等によって
１〜２μｍの厚さに被着形成され、その屈折率は上記プ
ロトン交換光導波路４の屈折率より低い。
【００２９】また、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６は、図
３に示すようにプロトン交換光導波路４の入射端面及び
出射端面に無反射コーティング膜１３を形成した構造と
しても良い。
３に示すようにプロトン交換光導波路４の入射端面及び
出射端面に無反射コーティング膜１３を形成した構造と
しても良い。
【００３０】ここで波長変換素子は、図４に示すように
非線形光学材料であるＫＴｉＯＰ4（以下ＫＴＰとい
う）基板５５に、Ｔａ2 Ｏ5 の光導波路５４が形成さ
れ、さらにＳｉＯ2 等によりなるクラッド膜５２が形成
された波長変換素子５６であってもよい。
非線形光学材料であるＫＴｉＯＰ4（以下ＫＴＰとい
う）基板５５に、Ｔａ2 Ｏ5 の光導波路５４が形成さ
れ、さらにＳｉＯ2 等によりなるクラッド膜５２が形成
された波長変換素子５６であってもよい。
【００３１】次に、本発明の第２の実施例の概略構成を
図５に示す。図５において、本発明に係る第２の実施例
は、Ｃｕ表面に金属膜を施したセラミックあるいはペル
チェ素子等でできた比較的剛性を有する固定基板１１上
に、半導体レーザ素子の放熱手段であるＣｕ等でできた
ヒートシンク３が配置固定されており、このヒートシン
ク３の表面端部に、シングルモードの基本波のレーザ光
を発生する半導体レーザチップ１が配されている。この
半導体レーザチップ１からのシングルモードの基本波レ
ーザ光は、プロトン交換光導波路４に入射されており、
このプロトン交換光導波路４が分極反転構造部を有する
例えばＬｉＮｂＯ3 のＸ基板（以下ＬＮ−Ｘ基板とい
う）５上に形成されて波長変換素子（以下ＬＮ−Ｘ波長
変換素子という）６を構成している。上記プロトン交換
光導波路４を上記半導体レーザチップ１の端面に近接さ
せた状態で、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６の主面２１が
上記固定基板１１の主面２２に対し直角となるように配
置している。具体的には、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６
及び上記固定基板１１に接するように、Ｃｕあるいは表
面に金属膜を施したセラミック等でできた直角を有する
部材２０を設けており、この部材２０にＬＮ−Ｘ波長変
換素子６が近接された状態で固定基板１１上に配置す
る。
図５に示す。図５において、本発明に係る第２の実施例
は、Ｃｕ表面に金属膜を施したセラミックあるいはペル
チェ素子等でできた比較的剛性を有する固定基板１１上
に、半導体レーザ素子の放熱手段であるＣｕ等でできた
ヒートシンク３が配置固定されており、このヒートシン
ク３の表面端部に、シングルモードの基本波のレーザ光
を発生する半導体レーザチップ１が配されている。この
半導体レーザチップ１からのシングルモードの基本波レ
ーザ光は、プロトン交換光導波路４に入射されており、
このプロトン交換光導波路４が分極反転構造部を有する
例えばＬｉＮｂＯ3 のＸ基板（以下ＬＮ−Ｘ基板とい
う）５上に形成されて波長変換素子（以下ＬＮ−Ｘ波長
変換素子という）６を構成している。上記プロトン交換
光導波路４を上記半導体レーザチップ１の端面に近接さ
せた状態で、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６の主面２１が
上記固定基板１１の主面２２に対し直角となるように配
置している。具体的には、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６
及び上記固定基板１１に接するように、Ｃｕあるいは表
面に金属膜を施したセラミック等でできた直角を有する
部材２０を設けており、この部材２０にＬＮ−Ｘ波長変
換素子６が近接された状態で固定基板１１上に配置す
る。
【００３２】次に、ガリウム、インジウムを主成分とす
る液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属粒子６１
とを、固定基板１１と上記部材２０との間、および上記
ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２０との間に塗布す
る。この液体金属６０の塗布方法は、予め上記部材の表
面に塗布しておいても構わないが、塗布を行う隙間に対
する液体金属６０の毛細管現象を利用しても良い。そし
てこの液体金属６０は、銅、銀を主成分とする金属粒子
６１および上記固定基板１１および上記部材２０および
ＬＮ−Ｘ波長変換素子６に対して、５分から数時間をそ
のままの位置を保持することにより、加熱する必要な
く、拡散反応および相互拡散反応を生じ、合金化され
る。つまり、この合金化により、上記固定基板１１と上
記部材２０、および上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記
部材２０とが固定される。すなわち、上記液体金属６０
を用いることにより、半導体レーザ素子と光導波路素子
とは固定される。
る液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属粒子６１
とを、固定基板１１と上記部材２０との間、および上記
ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２０との間に塗布す
る。この液体金属６０の塗布方法は、予め上記部材の表
面に塗布しておいても構わないが、塗布を行う隙間に対
する液体金属６０の毛細管現象を利用しても良い。そし
てこの液体金属６０は、銅、銀を主成分とする金属粒子
６１および上記固定基板１１および上記部材２０および
ＬＮ−Ｘ波長変換素子６に対して、５分から数時間をそ
のままの位置を保持することにより、加熱する必要な
く、拡散反応および相互拡散反応を生じ、合金化され
る。つまり、この合金化により、上記固定基板１１と上
記部材２０、および上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記
部材２０とが固定される。すなわち、上記液体金属６０
を用いることにより、半導体レーザ素子と光導波路素子
とは固定される。
【００３３】ここで、液体金属６０は、固定温度におい
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した第１
の実施例のような組成のものを使用でき、具体的には、
ガリウム：７５．５％、インジウム：２４．５％の融点
１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０
％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点
５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、イ
ンジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の
液体金属、等を用いることが望ましい。ただし液体金属
６０の組成は上記のガリウム：７５．５％、インジウ
ム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるい
は、ガリウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、
スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガ
リウム：６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：
４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成であればよ
い。
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した第１
の実施例のような組成のものを使用でき、具体的には、
ガリウム：７５．５％、インジウム：２４．５％の融点
１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０
％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点
５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、イ
ンジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の
液体金属、等を用いることが望ましい。ただし液体金属
６０の組成は上記のガリウム：７５．５％、インジウ
ム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるい
は、ガリウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、
スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガ
リウム：６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：
４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成であればよ
い。
【００３４】また金属粒子６１の組成は、液体金属と合
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
【００３５】この合金化反応を生じる拡散領域は、数ミ
クロンのオーダーであるが、上記液体金属６０と上記金
属粒子６１とが合金反応を生じるため、上記液体金属６
０と上記金属粒子６１の塗布量は、実施例１の場合とは
異なり、１０ミクロン以下である必要はない。そのた
め、上記固定基板１１と上記部材２０との間、および上
記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２０との間の間隙
は、１０ミクロン以下である必要はない。
クロンのオーダーであるが、上記液体金属６０と上記金
属粒子６１とが合金反応を生じるため、上記液体金属６
０と上記金属粒子６１の塗布量は、実施例１の場合とは
異なり、１０ミクロン以下である必要はない。そのた
め、上記固定基板１１と上記部材２０との間、および上
記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６と上記部材２０との間の間隙
は、１０ミクロン以下である必要はない。
【００３６】上記部材２０の材質および、固定基板１１
の材質および、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６の上記部材
２０側の面の物質は、実施例１に記したのと同様に、上
記液体金属６０と合金反応を生じる材質、もしくは、上
記液体金属６０と合金反応を生じる材質がである、Ｃ
ｕ、Ａｕ等の金属などが０．２ミクロンから数ミクロン
の厚さで施されていることが必要である。
の材質および、上記ＬＮ−Ｘ波長変換素子６の上記部材
２０側の面の物質は、実施例１に記したのと同様に、上
記液体金属６０と合金反応を生じる材質、もしくは、上
記液体金属６０と合金反応を生じる材質がである、Ｃ
ｕ、Ａｕ等の金属などが０．２ミクロンから数ミクロン
の厚さで施されていることが必要である。
【００３７】次に、本発明に係るレーザ光学装置および
固定方法の第３の実施例の概略構成を図６に示す。図６
において、この第３の実施例は、Ｃｕあるいはセラミッ
クあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有する
基板（以下固定基板という）１１上に配置固定された、
半導体レーザ素子の放熱手段であるＣｕ等でできたヒー
トシンク３３の表面端部に配されシングルモードの基本
波のレーザ光を発生する半導体レーザチップ３１と、こ
の半導体レーザチップ３１からのシングルモードの基本
波レーザ光が入射されるプロトン交換光導波路３４が分
極反転構造部を有する例えばＬｉＮｂＯ3 のＺ基板（以
下ＬＮ−Ｚ基板という）３５上に形成された波長変換素
子（以下ＬＮ−Ｚ長変換素子という）３６と、上記プロ
トン交換光導波路３４を上記半導体レーザチップ３１の
端面に近接した状態で、上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６
の主面４１が上記固定基板１１の主面２２に対し直角と
なるように配置し、上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６及び
上記固定基板１１に接するように、Ｃｕあるいはセラミ
ック等でできた直角を有する部材２０を配置する。
固定方法の第３の実施例の概略構成を図６に示す。図６
において、この第３の実施例は、Ｃｕあるいはセラミッ
クあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有する
基板（以下固定基板という）１１上に配置固定された、
半導体レーザ素子の放熱手段であるＣｕ等でできたヒー
トシンク３３の表面端部に配されシングルモードの基本
波のレーザ光を発生する半導体レーザチップ３１と、こ
の半導体レーザチップ３１からのシングルモードの基本
波レーザ光が入射されるプロトン交換光導波路３４が分
極反転構造部を有する例えばＬｉＮｂＯ3 のＺ基板（以
下ＬＮ−Ｚ基板という）３５上に形成された波長変換素
子（以下ＬＮ−Ｚ長変換素子という）３６と、上記プロ
トン交換光導波路３４を上記半導体レーザチップ３１の
端面に近接した状態で、上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６
の主面４１が上記固定基板１１の主面２２に対し直角と
なるように配置し、上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６及び
上記固定基板１１に接するように、Ｃｕあるいはセラミ
ック等でできた直角を有する部材２０を配置する。
【００３８】次に、ガリウム、インジウムを主成分とす
る液体金属６０、あるいは、ガリウム、インジウムを主
成分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属
粒子６１とを、上記固定基板１１と上記部材２０との
間、および上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６と上記部材２
０との間に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、
予め上記部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗
布を行う隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用
しても良い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板
１１および上記部材２０およびＬＮ−Ｚ波長変換素子３
６あるいは金属粒子６１に対して、５分から数時間をそ
のままの位置を保持することにより、加熱する必要な
く、拡散反応および相互拡散反応を生じ、合金化され
る。すなわち、この合金化により、上記固定基板１１と
上記部材２０、および上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６と
上記部材２０とが固定される。すなわち、上記液体金属
６０を用いることにより、半導体レーザ素子と光導波路
素子とは固定される。
る液体金属６０、あるいは、ガリウム、インジウムを主
成分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属
粒子６１とを、上記固定基板１１と上記部材２０との
間、および上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６と上記部材２
０との間に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、
予め上記部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗
布を行う隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用
しても良い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板
１１および上記部材２０およびＬＮ−Ｚ波長変換素子３
６あるいは金属粒子６１に対して、５分から数時間をそ
のままの位置を保持することにより、加熱する必要な
く、拡散反応および相互拡散反応を生じ、合金化され
る。すなわち、この合金化により、上記固定基板１１と
上記部材２０、および上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６と
上記部材２０とが固定される。すなわち、上記液体金属
６０を用いることにより、半導体レーザ素子と光導波路
素子とは固定される。
【００３９】ここで、液体金属６０は、固定温度におい
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した第１
の実施例のような組成のものを用いることができ、具体
例としては、ガリウム：７５．５％、インジウム：２
４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリ
ウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、スズ：１
３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：
６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％
の融点１３℃の液体金属、などで有ることが望ましい。
ただし液体金属６０の組成は上記のガリウム：７５．５
％、インジウム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金
属、あるいは、ガリウム：６２．０％、インジウム：２
５．０％、スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あ
るいは、ガリウム：６７．０％、インジウム：２９．０
％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成
であればよい。
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した第１
の実施例のような組成のものを用いることができ、具体
例としては、ガリウム：７５．５％、インジウム：２
４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリ
ウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、スズ：１
３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：
６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％
の融点１３℃の液体金属、などで有ることが望ましい。
ただし液体金属６０の組成は上記のガリウム：７５．５
％、インジウム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金
属、あるいは、ガリウム：６２．０％、インジウム：２
５．０％、スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あ
るいは、ガリウム：６７．０％、インジウム：２９．０
％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成
であればよい。
【００４０】また金属粒子６１の組成は、液体金属と合
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
【００４１】この第３の実施例の合金化反応における上
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１および第２の実施例とほとんど
同様であるので、ここでは説明を省略する。
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１および第２の実施例とほとんど
同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４２】また、この第３の実施例における、上記部
材２０の材質および、固定基板１１の材質および、上記
ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６の上記部材２０側の面の物質
は、上記第１の実施例および第２の実施例で説明したの
と同様に、上記液体金属６０と合金反応を生じる材質、
もしくは、上記液体金属６０と合金反応を生じる材質で
ある、Ｃｕ、Ａｕ等の金属などが０．２ミクロンから数
ミクロンの厚さで施されていることが必要である。
材２０の材質および、固定基板１１の材質および、上記
ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６の上記部材２０側の面の物質
は、上記第１の実施例および第２の実施例で説明したの
と同様に、上記液体金属６０と合金反応を生じる材質、
もしくは、上記液体金属６０と合金反応を生じる材質で
ある、Ｃｕ、Ａｕ等の金属などが０．２ミクロンから数
ミクロンの厚さで施されていることが必要である。
【００４３】上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６の構成例を
図７に示す。上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６は、ＬＮ−
Ｚ基板３５上に周期分極反転構造部１０を作製し、該Ｌ
Ｎ−Ｚ基板３５上にピロ燐酸（Ｈ4 Ｐ2 Ｏ7 ）等による
プロトン交換法等によりプロトン交換光導波路３４を形
成している。上記周期分極反転部１０は、単一分極化さ
れた強誘電体結晶であるＬＮ−Ｚ基板３５に対し、その
分極方向に第１及び第２の電極を配置し、少なくとも第
１の電極は最終的に得る分極反転構造のパターンに対応
するパターンに形成され、１５０℃未満の温度下におい
て、上記第１及び第２の電極間に、上記ＬＮ−Ｘ基板の
自発分極の負側を負電位、正側を正電位となるように１
ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電圧を印加して、分極
反転を形成するものである。このように、上記ＬＮ−Ｚ
基板３５に周期分極反転構造部１０及びプロトン交換光
導波路３４を形成しており、ＴＭモードの光を導波す
る。また、このプロトン交換光導波路３４には、非線形
光学効果を回復させるためにアニールが施されている。
図７に示す。上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６は、ＬＮ−
Ｚ基板３５上に周期分極反転構造部１０を作製し、該Ｌ
Ｎ−Ｚ基板３５上にピロ燐酸（Ｈ4 Ｐ2 Ｏ7 ）等による
プロトン交換法等によりプロトン交換光導波路３４を形
成している。上記周期分極反転部１０は、単一分極化さ
れた強誘電体結晶であるＬＮ−Ｚ基板３５に対し、その
分極方向に第１及び第２の電極を配置し、少なくとも第
１の電極は最終的に得る分極反転構造のパターンに対応
するパターンに形成され、１５０℃未満の温度下におい
て、上記第１及び第２の電極間に、上記ＬＮ−Ｘ基板の
自発分極の負側を負電位、正側を正電位となるように１
ｋＶ／ｍｍ〜１００ｋＶ／ｍｍの電圧を印加して、分極
反転を形成するものである。このように、上記ＬＮ−Ｚ
基板３５に周期分極反転構造部１０及びプロトン交換光
導波路３４を形成しており、ＴＭモードの光を導波す
る。また、このプロトン交換光導波路３４には、非線形
光学効果を回復させるためにアニールが施されている。
【００４４】ここで、上記ＬＮ−Ｚ基板３５上に形成さ
れたプロトン交換光導波路は、結晶の光学軸（Ｚ軸と平
行）に平行な成分の屈折率が増すことから、図８に示す
ような上記ＬＮ−Ｚ基板３５の結晶の光学軸（Ｚ軸に平
行）に平行な電界方向（図８に導波できる光の電界方向
として矢印で示す）を持つ光のみを伝搬する。
れたプロトン交換光導波路は、結晶の光学軸（Ｚ軸と平
行）に平行な成分の屈折率が増すことから、図８に示す
ような上記ＬＮ−Ｚ基板３５の結晶の光学軸（Ｚ軸に平
行）に平行な電界方向（図８に導波できる光の電界方向
として矢印で示す）を持つ光のみを伝搬する。
【００４５】つまり、本第３の実施例のレーザ光発生装
置は、上記ＬＮ−Ｚ基板３５と上記半導体レーザチップ
３１の成膜面とを直角な位置関係とし、上記プロトン交
換光導波路３４を上記半導体レーザチップ３１の端面に
近接するように配置し、上記Ｃｕあるいはセラミック等
でできた直角を有する部材２０を介し、上記固定基板１
１上に固定することにより、上記半導体レーザチップ３
１から発光された基本波レーザ光を上記プロトン交換光
導波路３４に伝搬できる。
置は、上記ＬＮ−Ｚ基板３５と上記半導体レーザチップ
３１の成膜面とを直角な位置関係とし、上記プロトン交
換光導波路３４を上記半導体レーザチップ３１の端面に
近接するように配置し、上記Ｃｕあるいはセラミック等
でできた直角を有する部材２０を介し、上記固定基板１
１上に固定することにより、上記半導体レーザチップ３
１から発光された基本波レーザ光を上記プロトン交換光
導波路３４に伝搬できる。
【００４６】ここで、上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６
は、図９に示すように分極反転部１０が形成されたＬＮ
−Ｚ基板３５と該ＬＮ−Ｚ基板３５に形成されたプロト
ン交換光導波路３４とをクラッド層１２で覆った構造に
してもよい。このクラッド層１２は、例えばＳｉＯ2 等
によって１〜２μｍの厚さに被着形成され、その屈折率
は上記プロトン交換光導波路３４の屈折率より低い。
は、図９に示すように分極反転部１０が形成されたＬＮ
−Ｚ基板３５と該ＬＮ−Ｚ基板３５に形成されたプロト
ン交換光導波路３４とをクラッド層１２で覆った構造に
してもよい。このクラッド層１２は、例えばＳｉＯ2 等
によって１〜２μｍの厚さに被着形成され、その屈折率
は上記プロトン交換光導波路３４の屈折率より低い。
【００４７】また、上記ＬＮ−Ｚ波長変換素子３６は、
図９に示すようにプロトン交換光導波路３４の入射端面
及び出射端面に無反射コーティング膜１３を形成した構
造としても良い。
図９に示すようにプロトン交換光導波路３４の入射端面
及び出射端面に無反射コーティング膜１３を形成した構
造としても良い。
【００４８】次に、本発明に係るレーザ光学装置および
固定方法の第４の実施例の概略構成を図１０に示す。図
１０において、この第４の実施例は、Ｃｕあるいはセラ
ミックあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有
する基板（以下固定基板という）１１上に配置固定され
た、半導体レーザ素子の放熱手段であるＣｕ等でできた
ヒートシンク３３の表面端部に配され、レーザ光を発生
する半導体レーザチップ３１と、この半導体レーザチッ
プ３１からのレーザ光が入射され、コリメートする光学
レンズ７２とを配置する。
固定方法の第４の実施例の概略構成を図１０に示す。図
１０において、この第４の実施例は、Ｃｕあるいはセラ
ミックあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有
する基板（以下固定基板という）１１上に配置固定され
た、半導体レーザ素子の放熱手段であるＣｕ等でできた
ヒートシンク３３の表面端部に配され、レーザ光を発生
する半導体レーザチップ３１と、この半導体レーザチッ
プ３１からのレーザ光が入射され、コリメートする光学
レンズ７２とを配置する。
【００４９】次に、ガリウム、インジウムを主成分とす
る液体金属６０あるいは、ガリウム、インジウムを主成
分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属粒
子６１とを、上記固定基板１１と光学レンズ７２との間
に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、予め上記
部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗布を行う
隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用しても良
い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板１１およ
び光学レンズ７２に対して、５分から数時間をそのまま
の位置を保持することにより、加熱する必要なく、拡散
反応および相互拡散反応を生じ、合金化される。つま
り、この合金化により、上記固定基板１１と光学レンズ
７２とが固定される。つまり、上記液体金属６０を用い
ることにより、半導体レーザ素子と光学レンズとは相対
的に固定される。
る液体金属６０あるいは、ガリウム、インジウムを主成
分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属粒
子６１とを、上記固定基板１１と光学レンズ７２との間
に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、予め上記
部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗布を行う
隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用しても良
い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板１１およ
び光学レンズ７２に対して、５分から数時間をそのまま
の位置を保持することにより、加熱する必要なく、拡散
反応および相互拡散反応を生じ、合金化される。つま
り、この合金化により、上記固定基板１１と光学レンズ
７２とが固定される。つまり、上記液体金属６０を用い
ることにより、半導体レーザ素子と光学レンズとは相対
的に固定される。
【００５０】ここで、液体金属６０は、固定温度におい
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した第１
の実施例の組成のものが使用でき、具体例としては、ガ
リウム：７５．５％、インジウム：２４．５％の融点１
５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０
％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点
５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、イ
ンジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の
液体金属、等を用いることが望ましい。ただし液体金属
６０の組成は上記のガリウム：７５．５％、インジウ
ム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるい
は、ガリウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、
スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガ
リウム：６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：
４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成であればよ
い。
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した第１
の実施例の組成のものが使用でき、具体例としては、ガ
リウム：７５．５％、インジウム：２４．５％の融点１
５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０
％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点
５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、イ
ンジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の
液体金属、等を用いることが望ましい。ただし液体金属
６０の組成は上記のガリウム：７５．５％、インジウ
ム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるい
は、ガリウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、
スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガ
リウム：６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：
４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成であればよ
い。
【００５１】また金属粒子６１の組成は、液体金属と合
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
【００５２】この第４の実施例の合金化反応における上
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１および第２および第３の実施例
とほとんど同様であるので、ここでは省略する。
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１および第２および第３の実施例
とほとんど同様であるので、ここでは省略する。
【００５３】また、この第４の実施例における、固定基
板１１の材質および、上記光学レンズ７２の上記部材２
０側の面の物質は、実施例１および実施例２および実施
例３に記したのと同様に、上記液体金属６０と合金反応
を生じる材質、もしくは上記液体金属６０と合金反応を
生じる材質がである、Ｃｕ、Ａｕ等の金属などが０．２
ミクロンから数ミクロンの厚さで施されていることが必
要である。またこの光学レンズ７２は、上記液体金属６
０と合金反応を生じる材質により、覆われていてもかま
わない。
板１１の材質および、上記光学レンズ７２の上記部材２
０側の面の物質は、実施例１および実施例２および実施
例３に記したのと同様に、上記液体金属６０と合金反応
を生じる材質、もしくは上記液体金属６０と合金反応を
生じる材質がである、Ｃｕ、Ａｕ等の金属などが０．２
ミクロンから数ミクロンの厚さで施されていることが必
要である。またこの光学レンズ７２は、上記液体金属６
０と合金反応を生じる材質により、覆われていてもかま
わない。
【００５４】次に、本発明に係るレーザ光学装置および
固定方法の第５の実施例の概略構成を図１１に示す。図
１１において、この第５の実施例は、Ｃｕあるいはセラ
ミックあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有
する基板（以下固定基板という）１１上に配置固定され
た、レーザ光を出射する光導波路素子７３と、この光導
波路素子７３からのレーザ光が入射され、コリメートす
る光学レンズ７２とを配置する。
固定方法の第５の実施例の概略構成を図１１に示す。図
１１において、この第５の実施例は、Ｃｕあるいはセラ
ミックあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有
する基板（以下固定基板という）１１上に配置固定され
た、レーザ光を出射する光導波路素子７３と、この光導
波路素子７３からのレーザ光が入射され、コリメートす
る光学レンズ７２とを配置する。
【００５５】次に、ガリウム、インジウムを主成分とす
る液体金属６０あるいは、ガリウム、インジウムを主成
分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属粒
子６１とを、上記固定基板１１と光学レンズ７２との間
に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、予め上記
部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗布を行う
隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用しても良
い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板１１およ
び光学レンズ７２に対して、５分から数時間をそのまま
の位置を保持することにより、加熱する必要なく、拡散
反応および相互拡散反応を生じ、合金化される。この合
金化により、上記固定基板１１と光学レンズ７２とが固
定される。すなわち、上記液体金属６０を用いることに
より、光導波路素子と光学レンズとは相対的に固定され
る。
る液体金属６０あるいは、ガリウム、インジウムを主成
分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属粒
子６１とを、上記固定基板１１と光学レンズ７２との間
に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、予め上記
部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗布を行う
隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用しても良
い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板１１およ
び光学レンズ７２に対して、５分から数時間をそのまま
の位置を保持することにより、加熱する必要なく、拡散
反応および相互拡散反応を生じ、合金化される。この合
金化により、上記固定基板１１と光学レンズ７２とが固
定される。すなわち、上記液体金属６０を用いることに
より、光導波路素子と光学レンズとは相対的に固定され
る。
【００５６】ここで、液体金属６０は、固定温度におい
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した組成
のものを用いるこことができ、具体的には、ガリウム：
７５．５％、インジウム：２４．５％の融点１５．７℃
の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０％、インジ
ウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点５℃の液体
金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、インジウム：
２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の液体金属、
等を用いることが望ましい。ただし液体金属６０の組成
は上記のガリウム：７５．５％、インジウム：２４．５
％の融点１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：
６２．０％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０
％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．
０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点
１３℃の液体金属に近い組成であればよい。
て液体に近い状態であることが望ましく、前述した組成
のものを用いるこことができ、具体的には、ガリウム：
７５．５％、インジウム：２４．５％の融点１５．７℃
の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０％、インジ
ウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点５℃の液体
金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、インジウム：
２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の液体金属、
等を用いることが望ましい。ただし液体金属６０の組成
は上記のガリウム：７５．５％、インジウム：２４．５
％の融点１５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：
６２．０％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０
％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．
０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点
１３℃の液体金属に近い組成であればよい。
【００５７】また金属粒子６１の組成は、液体金属と合
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
【００５８】この第５の実施例の合金化反応における上
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１〜第４の実施例とほとんど同様
であるので、ここでは省略する。
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１〜第４の実施例とほとんど同様
であるので、ここでは省略する。
【００５９】また、この第５の実施例における、固定基
板１１の材質および、上記光学レンズ７２の上記部材２
０側の面の物質は、上記第１〜第４の実施例において説
明したものと同様に、上記液体金属６０と合金反応を生
じる材質、もしくは、上記液体金属６０と合金反応を生
じる材質がである、Ｃｕ、Ａｕ等の金属などが０．２ミ
クロンから数ミクロンの厚さで施されていることが必要
である。またこの光学レンズ７２は、上記液体金属６０
と合金反応を生じる材質により、覆われていてもかまわ
ない。
板１１の材質および、上記光学レンズ７２の上記部材２
０側の面の物質は、上記第１〜第４の実施例において説
明したものと同様に、上記液体金属６０と合金反応を生
じる材質、もしくは、上記液体金属６０と合金反応を生
じる材質がである、Ｃｕ、Ａｕ等の金属などが０．２ミ
クロンから数ミクロンの厚さで施されていることが必要
である。またこの光学レンズ７２は、上記液体金属６０
と合金反応を生じる材質により、覆われていてもかまわ
ない。
【００６０】次に、本発明に係るレーザ光学装置および
固定方法の第６の実施例の概略構成を図１２に示す。図
１２において、この第５の実施例は、Ｃｕあるいはセラ
ミックあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有
する基板（以下固定基板という）１１上に配置固定され
た、レーザ光を出射する光学レンズ７２と、この光学レ
ンズ７２からのレーザ光が入射されるフォトダイオード
７４とを配置する。
固定方法の第６の実施例の概略構成を図１２に示す。図
１２において、この第５の実施例は、Ｃｕあるいはセラ
ミックあるいはペルチェ素子等でできた比較的剛性を有
する基板（以下固定基板という）１１上に配置固定され
た、レーザ光を出射する光学レンズ７２と、この光学レ
ンズ７２からのレーザ光が入射されるフォトダイオード
７４とを配置する。
【００６１】次に、ガリウム、インジウムを主成分とす
る液体金属６０、あるいは、ガリウム、インジウムを主
成分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属
粒子６１とを、上記固定基板１１とフォトダイオード７
４との間に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、
予め上記部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗
布を行う隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用
しても良い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板
１１およびフォトダイオード７４に対して、５分から数
時間をそのままの位置を保持することにより、加熱する
必要なく、拡散反応および相互拡散反応を生じ、合金化
される。つまり、この合金化により、上記固定基板１１
とフォトダイオード７４とが固定される。すなわち、上
記液体金属６０を用いることにより、フォトダイオード
と光学レンズとは相対的に固定される。
る液体金属６０、あるいは、ガリウム、インジウムを主
成分とする液体金属６０と、銅、銀を主成分とする金属
粒子６１とを、上記固定基板１１とフォトダイオード７
４との間に塗布する。この液体金属６０の塗布方法は、
予め上記部材の表面に塗布しておいても構わないが、塗
布を行う隙間に対する液体金属６０の毛細管現象を利用
しても良い。そしてこの液体金属６０は、上記固定基板
１１およびフォトダイオード７４に対して、５分から数
時間をそのままの位置を保持することにより、加熱する
必要なく、拡散反応および相互拡散反応を生じ、合金化
される。つまり、この合金化により、上記固定基板１１
とフォトダイオード７４とが固定される。すなわち、上
記液体金属６０を用いることにより、フォトダイオード
と光学レンズとは相対的に固定される。
【００６２】ここで、液体金属６０は、前述したように
固定温度において液体に近い状態であることが望まし
く、前記組成のものが使用でき、具体的には例えば、ガ
リウム：７５．５％、インジウム：２４．５％の融点１
５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０
％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点
５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、イ
ンジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の
液体金属、等を用いることが望ましい。ただし液体金属
６０の組成は上記のガリウム：７５．５％、インジウ
ム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるい
は、ガリウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、
スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガ
リウム：６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：
４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成であればよ
い。
固定温度において液体に近い状態であることが望まし
く、前記組成のものが使用でき、具体的には例えば、ガ
リウム：７５．５％、インジウム：２４．５％の融点１
５．７℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６２．０
％、インジウム：２５．０％、スズ：１３．０％の融点
５℃の液体金属、あるいは、ガリウム：６７．０％、イ
ンジウム：２９．０％、亜鉛：４．０％の融点１３℃の
液体金属、等を用いることが望ましい。ただし液体金属
６０の組成は上記のガリウム：７５．５％、インジウ
ム：２４．５％の融点１５．７℃の液体金属、あるい
は、ガリウム：６２．０％、インジウム：２５．０％、
スズ：１３．０％の融点５℃の液体金属、あるいは、ガ
リウム：６７．０％、インジウム：２９．０％、亜鉛：
４．０％の融点１３℃の液体金属に近い組成であればよ
い。
【００６３】また金属粒子６１の組成は、液体金属と合
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
金化反応を生じる組成であれば問題はない。そして合金
化反応を体積膨張をともなわず、高融点の合金を生成す
るための金属粒子として、Ｃｕ、Ａｇを主成分とする金
属粒子あるいはＣｕ、Ａｇ、Ｓｎを主成分とする金属粒
子などがある。また、合金化の反応時間を早くするもの
として上記金属粒子にＡｕ、Ｐｄの成分を付加する場合
もある。
【００６４】この第６の実施例の合金化反応における上
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１および第２および第３および第
４の実施例とほとんど同様であるので、ここでは省略す
る。
記液体金属６０の塗布量および塗布方法あるいは、上記
液体金属６０と上記金属粒子６１の塗布量および塗布方
法については、上記第１および第２および第３および第
４の実施例とほとんど同様であるので、ここでは省略す
る。
【００６５】また、この第６の実施例における、固定基
板１１の材質および、上記フォトダイオード７４の上記
部材２０側の面の物質は、実施例１および実施例２およ
び実施例３および実施例４に記したのと同様に、上記液
体金属６０と合金反応を生じる材質、もしくは、上記液
体金属６０と合金反応を生じる材質がである、Ｃｕ、Ａ
ｕ等の金属などが０．２ミクロンから数ミクロンの厚さ
で施されていることが必要である。またこのフォトダイ
オード７４は、上記液体金属６０と合金反応を生じる材
質により、覆われていてもかまわない。
板１１の材質および、上記フォトダイオード７４の上記
部材２０側の面の物質は、実施例１および実施例２およ
び実施例３および実施例４に記したのと同様に、上記液
体金属６０と合金反応を生じる材質、もしくは、上記液
体金属６０と合金反応を生じる材質がである、Ｃｕ、Ａ
ｕ等の金属などが０．２ミクロンから数ミクロンの厚さ
で施されていることが必要である。またこのフォトダイ
オード７４は、上記液体金属６０と合金反応を生じる材
質により、覆われていてもかまわない。
【００６６】なお、本発明は上述した実施例にのみ限定
されるものではなく、高精度を必要とする部品の位置合
わせ、とりわけ高精度および外環境の変化に対して安定
性を要求される光学部品を位置合わせ固定する際に、容
易に適用することができることは勿論である。
されるものではなく、高精度を必要とする部品の位置合
わせ、とりわけ高精度および外環境の変化に対して安定
性を要求される光学部品を位置合わせ固定する際に、容
易に適用することができることは勿論である。
【００６７】
【発明の効果】本発明に係るレーザ光学素子の固定方法
によれば、レーザ光を発光あるいは出射する第１の光学
素子と、この第１の光学素子から発光あるいは出射され
たレーザ光が透過、入射あるいは受光される第２の光学
素子との少なくとも一方を、これらの第１、第２の光学
素子を実装するための基板に固定する際に、少なくとも
ガリウムを主成分とする液体金属を用い、上記基板と上
記液体金属とを合金化反応させることにより固定してい
るため、高額な装置を必要とせず、合金化反応を生じさ
せることができ、また、温度制御状態を保った状態で合
金化反応を生じさせることができる。そのため、高精度
を必要とする部品の位置合わせ、とりわけ高精度および
外環境の変化に対して安定性を要求される光学部品の位
置合わせ固定が、容易にできるようになる。
によれば、レーザ光を発光あるいは出射する第１の光学
素子と、この第１の光学素子から発光あるいは出射され
たレーザ光が透過、入射あるいは受光される第２の光学
素子との少なくとも一方を、これらの第１、第２の光学
素子を実装するための基板に固定する際に、少なくとも
ガリウムを主成分とする液体金属を用い、上記基板と上
記液体金属とを合金化反応させることにより固定してい
るため、高額な装置を必要とせず、合金化反応を生じさ
せることができ、また、温度制御状態を保った状態で合
金化反応を生じさせることができる。そのため、高精度
を必要とする部品の位置合わせ、とりわけ高精度および
外環境の変化に対して安定性を要求される光学部品の位
置合わせ固定が、容易にできるようになる。
【００６８】また、本発明に係るレーザ光学素子の固定
方法は、高精度で安定性を要求される固定を行なう時
に、加熱をともなわず、合金化反応を生じることができ
るので、位置合わせ時の精度を狂わすことなく、高精度
の位置決め固定および外環境の変化に対して安定性の高
い、高信頼性の固定を行なうことができる。
方法は、高精度で安定性を要求される固定を行なう時
に、加熱をともなわず、合金化反応を生じることができ
るので、位置合わせ時の精度を狂わすことなく、高精度
の位置決め固定および外環境の変化に対して安定性の高
い、高信頼性の固定を行なうことができる。
【００６９】さらに、本発明に係るレーザ光学装置は、
分極反転構造を有するＬｉＮｂx Ｔａ(1-x) Ｏ3 （０≦
ｘ≦１）にプロトン交換光導波路を形成してなる波長変
換素子、あるいは、ＫＴｉＯＰＯ4 非線形光学結晶基板
上にＴａ2 Ｏ5 からなる光導波路を被着形成してなる波
長変換素子と、上記光導波路内に入射する基本波を発生
する光源である半導体レーザ素子とを、比較的剛性を有
する基板上に配置し、上記光導波路を上記半導体レーザ
チップの端面に近接した状態で、加熱をともなわず、合
金化反応を用いた固定を行なうことにより、基本波レー
ザ光（半導体レーザ光）を光導波路に精度よく安定して
導波させることができ、外環境が変化した際の安定性も
高めることができる。
分極反転構造を有するＬｉＮｂx Ｔａ(1-x) Ｏ3 （０≦
ｘ≦１）にプロトン交換光導波路を形成してなる波長変
換素子、あるいは、ＫＴｉＯＰＯ4 非線形光学結晶基板
上にＴａ2 Ｏ5 からなる光導波路を被着形成してなる波
長変換素子と、上記光導波路内に入射する基本波を発生
する光源である半導体レーザ素子とを、比較的剛性を有
する基板上に配置し、上記光導波路を上記半導体レーザ
チップの端面に近接した状態で、加熱をともなわず、合
金化反応を用いた固定を行なうことにより、基本波レー
ザ光（半導体レーザ光）を光導波路に精度よく安定して
導波させることができ、外環境が変化した際の安定性も
高めることができる。
【図１】本発明に係るレーザ光学装置の第１の実施例の
構成を概略的に示す斜視図である。
構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】第１の実施例に用いられるＬＮ−Ｘ波長変換素
子の構造を示す図である。
子の構造を示す図である。
【図３】他のＬＮ−Ｘ波長変換素子の構造を示す図であ
る。
る。
【図４】第１の実施例に用いられる非線形光学材料であ
るＫＴｉＯＰ4 （以下ＫＴＰ）基板に、Ｔａ2 Ｏ5 の光
導波路が形成された波長変換素子の構造を示す図であ
る。
るＫＴｉＯＰ4 （以下ＫＴＰ）基板に、Ｔａ2 Ｏ5 の光
導波路が形成された波長変換素子の構造を示す図であ
る。
【図５】本発明に係るレーザ光学装置の第２の実施例の
構成を概略的に示す斜視図である。
構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明に係るレーザ光学装置の第３の実施例の
構成を概略的に示す斜視図である。
構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】第３の実施例に用いられるＬＮ−Ｚ波長変換素
子の構造を示す図である。
子の構造を示す図である。
【図８】第３の実施例に用いられるプロトン交換光導波
路の電界方向を説明するための図である。
路の電界方向を説明するための図である。
【図９】他のＬＮ−Ｚ波長変換素子の構造を示す図であ
る。
る。
【図１０】本発明に係るレーザ光学装置の第４の実施例
の構成を概略的に示す斜視図である。
の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１１】本発明に係るレーザ光学装置の第５の実施例
の構成を概略的に示す斜視図である。
の構成を概略的に示す斜視図である。
【図１２】本発明に係るレーザ光学装置の第６の実施例
の構成を概略的に示す斜視図である。
の構成を概略的に示す斜視図である。
１・・・・・半導体レーザチップ ３・・・・・ヒートシンク ４・・・・・プロトン交換光導波路 ５・・・・・ＬＮ−Ｘ基板 ６・・・・・ＬＮ−Ｘ波長変換素子 ９・・・・・プロトン交換光導波路出射端面 １１・・・・剛性を有する基板 ２０・・・・直角を有する部材 ６０・・・・液体金属 ６１・・・・金属粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−20783（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−84481（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194580（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−48656（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 21/52
Claims (15)
- 【請求項１】 レーザ光を発光あるいは出射する第１の
光学素子と、この第１の光学素子から発光あるいは出射
されたレーザ光が透過、入射あるいは受光される第２の
光学素子との少なくとも一方を、これらの第１、第２の
光学素子を実装するための基板に固定するレーザ光学素
子の固定方法において、 少なくともガリウムを主成分とする液体金属と共に、
銅、銀を主成分とする金属粒子を用い、上記基板と上記
液体金属と上記金属粒子とを合金化反応させることによ
り上記第１、第２の光学素子の少なくとも一方を上記基
板に固定することを特徴とするレーザ光学素子の固定方
法。 - 【請求項２】 上記液体金属として、ガリウム、インジ
ウムを主成分とする液体金属を用いることを特徴とする
請求項１記載のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項３】 上記液体金属を、ガリウム、インジウ
ム、錫を主成分としたことを特徴とする請求項１記載の
レーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項４】 上記液体金属を、ガリウム、インジウ
ム、亜鉛を主成分としたことを特徴とする請求項１記載
のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項５】 上記液体金属として、ガリウムＧａ、イ
ンジウムＩｎ、錫Ｓｎ、亜鉛Ｚｎの組成を、 Ｇａ ４０％〜９５％ Ｉｎ ５％〜４０％ Ｓｎ ０％〜３０％ Ｚｎ ０％〜１０％ としたものを用いることを特徴とする請求項１記載のレ
ーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項６】 上記金属粒子を、銀、銅、錫を主成分と
したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載
のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項７】 上記金属粒子を、銀、銅、錫、金、パラ
ジウムを主成分としたことを特徴とする請求項１、２、
３、４又は５記載のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項８】 上記第１の光学素子を半導体レーザ素子
としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６
又は７記載のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項９】 上記第１の光学素子を光導波路素子とし
たことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は
７記載のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項１０】 上記第１、第２の光学素子の一方をレ
ンズとしたことを特徴とする請求項１、２、３、４、
５、６、７、８又は９記載のレーザ光学素子の固定方
法。 - 【請求項１１】 上記第２の光学素子を光導波路素子と
したことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、
７、８又は９記載のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項１２】 上記第２の光学素子を非線形光学素子
としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、
６、７、８又は９記載のレーザ光学素子の固定方法。 - 【請求項１３】 上記第２の光学素子を波長変換機能を
有する光導波路素子としたことを特徴とする請求項１、
２、３、４、５、６、７、８又は９記載のレーザ光学素
子の固定方法。 - 【請求項１４】 上記第２の光学素子をフォトダイオー
ド素子としたことを特徴とする請求項１、２、３、４、
５、６、７、８又は９記載のレーザ光学素子の固定方
法。 - 【請求項１５】 レーザ光を発光あるいは出射する第１
の光学素子と、 上記第１の光学素子から発光あるいは出射されたレーザ
光が透過、入射あるいは受光される第２の光学素子と、 上記第１、第２の光学素子を実装するための基板とから
なり、 上記第１、第２の光学素子の少なくとも一方を上記基板
に実装する際に、少なくともガリウムを主成分とする液
体金属と共に、銅、銀を主成分とする金属粒子を用い、
上記基板と上記液体金属と上記金属粒子とを合金化反応
させることにより固定されて成ることを特徴とするレー
ザ光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11467093A JP3297948B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | レーザ光学素子の固定方法及びレーザ光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11467093A JP3297948B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | レーザ光学素子の固定方法及びレーザ光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06326411A JPH06326411A (ja) | 1994-11-25 |
| JP3297948B2 true JP3297948B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=14643667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11467093A Expired - Fee Related JP3297948B2 (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | レーザ光学素子の固定方法及びレーザ光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297948B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101369721B1 (ko) * | 2012-01-12 | 2014-03-06 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | 액체 갈륨 합금, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 냉각재 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009026413A1 (de) * | 2009-05-22 | 2010-11-25 | Robert Bosch Gmbh | Halbleiterlasermodul und Herstellungsverfahren hierfür |
-
1993
- 1993-05-17 JP JP11467093A patent/JP3297948B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101369721B1 (ko) * | 2012-01-12 | 2014-03-06 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | 액체 갈륨 합금, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 냉각재 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06326411A (ja) | 1994-11-25 |
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