JP4534919B2 - レーザ装置の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、レーザ装置の製造方法に関する。

図５は、従来の半導体レーザ装置の基本構成を示す概念図である。レーザ媒体２３の両側に反射鏡２２，２４を配置することにより共振器が形成されている。また、半導体レーザ２０の出射方向には、その出射光をレーザ媒体２３に集光するためのレンズ２１が配置されている。

オーム社発行のレーザハンドブック第２版

しかし、従来の半導体レーザ装置では、レーザ媒体２３から発光する光を増幅するため、発光波長で高い反射率を有する反射鏡を形成する必要がある。また、レーザを効率良く発光させるためには、反射鏡をレンズとともに高い実装精度で配置する必要がある。
従って、煩雑な作成プロセスと高い実装技術とが必要なため、製造効率が低いという問題がある。

この発明は、上記の各問題を解決するため、反射鏡およびレンズを高精度かつ効率良く形成することを目的とする。

請求項１に係る発明では、レーザ媒体（５）の両側に反射部（４，６）を有する共振器と、励起光源（１）から出射された出射光を前記レーザ媒体内に集光させる励起光源用レンズ（２，３）とを備えたレーザ装置の製造方法において、シリコン基板（９）の基板面のうち、前記励起光源用レンズを形成する予定の第１領域および前記共振器を形成する予定の第２領域をそれぞれエッチングすることにより、前記第１領域においてシリコンからなる複数の第１構造体（２ｄ）が各第１構造体間に第１間隙（２ｃ）を隔てて形成されており、かつ、前記第２領域においてシリコンからなる複数の第２構造体が各第２構造体間に第２間隙を隔てて形成されており、かつ、前記各第２構造体からなる部分が所定間隔ごとに複数形成された状態を作る第１工程と、熱酸化により、前記各第１および各第２構造体をそれぞれ酸化シリコンに置き換え、酸化シリコンに置き換えられた各第１構造体によって各第１間隙がなくなった状態と、酸化シリコンに置き換えられた各第２構造体によって各第２間隙がなくなった状態とを作る第２工程と、により、前記酸化シリコンに置き換えられた各第１構造体からなる部分を前記励起光源用レンズとし、前記酸化シリコンに置き換えられた各第２構造体からなる部分の前記複数を前記反射部とすることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ装置の製造方法において、前記第１工程では、前記基板面のうち、出射側の反射部から出射されたレーザ光を成形するための出射光源用レンズを形成する予定の第３領域をエッチングすることにより、前記第３領域においてシリコンからなる複数の第３構造体が各第３構造体間に第３間隙を隔てて形成された状態をも作り、前記第２工程では、熱酸化により、前記各第３構造体をも酸化シリコンに置き換え、酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体によって各第３間隙がなくなった状態をも作り、前記酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体からなる部分を前記出射光源用レンズとすることを特徴としている。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ装置の製造方法において、前記第１工程では、前記基板面のうち、出射側の反射部から出射されたレーザ光を偏向するためのプリズムを形成する予定の第３領域をエッチングすることにより、前記第３領域においてシリコンからなる複数の第３構造体が各第３構造体間に第３間隙を隔てて形成された状態を作り、前記第２工程では、熱酸化により、前記各第３構造体をも酸化シリコンに置き換え、酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体によって各第３間隙がなくなった状態をも作り、前記酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体からなる部分を前記プリズムとすることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のレーザ装置の製造方法において、前記第１および第２工程により、前記励起光源用レンズおよび反射部からなる光学素子を前記基板面上に複数形成することを特徴としている。

請求項５に記載の発明では、請求項２に記載のレーザ装置の製造方法において、前記第１および第２工程により、前記励起光源用レンズ、反射部および出射光源用レンズからなる光学素子を前記基板面上に複数形成することを特徴としている。

請求項６に記載の発明では、請求項３に記載のレーザ装置の製造方法において、前記第１および第２工程により、前記励起光源用レンズ、反射部およびプリズムからなる光学素子を前記基板面上に複数形成することを特徴としている。

請求項７に記載の発明では、請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法において、前記反射部を構成する前記各第２構造体からなる部分の幅および前記所定の間隔が、前記基板面上に形成された複数の光学素子ごとに異なることを特徴としている。

請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法において、前記反射部を構成する前記各第２構造体からなる部分の幅が、前記レーザ媒体での発光波長を前記第２構造体の屈折率の４倍の数値で除した長さであり、かつ、前記反射部を構成する前記所定の間隔が、前記レーザ媒体での発光波長を前記第２間隙の屈折率の４倍の数値で除した長さであることを特徴としている。

請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法において、前記第１工程では、前記第２構造体からなる部分および前記所定の間隔を、交互に周期的に配置されるように形成することを特徴としている。

請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法において、波長変換素子（８）を有する共振器（５）を前記反射部間に配置することを特徴としている。

請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法において、希土類または遷移金属イオンを添加したレーザ媒体を前記反射部間に配置することを特徴としている。

なお、上記括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

請求項１に係る発明によれば、シリコン基板の基板面からエッチングすることにより、励起光源用レンズおよび反射部を形成するための基となる部分をシリコンによって形成し、それらシリコンにより形成された各部分を熱酸化して酸化シリコンに置き換えることにより、つまりガラス化することにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズおよび反射部を一括して形成することができる。
従って、励起光源用レンズおよび反射部を効率良く形成することができる。しかも、励起光源用レンズおよび反射部を予め基板面上に設定した領域において基板面と一体形成するため、設定通りの位置に形成することができるので、励起光源用レンズおよび反射部を高精度に位置決めすることができる。

請求項２に係る発明によれば、シリコン基板のエッチングおよび酸化を行うことにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズ、反射部および出射光源用レンズを一括して形成することができる。
従って、励起光源用レンズ、反射部および出射光源用レンズを効率良く形成することができる。しかも、励起光源用レンズ、反射部および出射光源用レンズを予め基板面上に設定した領域において基板面と一体形成するため、設定通りの位置に形成することができるので、励起光源用レンズ、反射部および出射光源用レンズを高精度に位置決めすることができる。

請求項３に係る発明によれば、シリコン基板のエッチングおよび酸化を行うことにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズ、反射部およびプリズムを一括して形成することができる。
従って、励起光源用レンズ、反射部およびプリズムを効率良く形成することができる。しかも、励起光源用レンズ、反射部およびプリズムを予め基板面上に設定した領域において基板面と一体形成するため、設定通りの位置に形成することができるので、励起光源用レンズ、反射部およびプリズムを高精度に位置決めすることができる。

請求項４に係る発明によれば、シリコン基板のエッチングおよび酸化を行うことにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズおよび反射部からなる光学素子を基板面上に、高精度かつ効率良く複数形成することができる。

請求項５に係る発明によれば、シリコン基板のエッチングおよび酸化を行うことにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズ、反射部および出射光源用レンズからなる光学素子を基板面上に、高精度かつ効率良く複数形成することができる。

請求項６に係る発明によれば、シリコン基板のエッチングおよび酸化を行うことにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズ、反射部およびプリズムからなる光学素子を基板面上に、高精度かつ効率良く複数形成することができる。

請求項７に係る発明によれば、反射部を構成する各第２構造体からなる部分および前記所定の間隔が、基板面上に形成された複数の光学素子ごとに異なるため、光学素子ごとに異なる波長のレーザ光を出射することができる。

請求項８に係る発明によれば、反射部を構成する各第２構造体からなる部分の幅が、レーザ媒体での発光波長を第２構造体の屈折率の４倍の数値で除した長さであり、かつ、反射部を構成する前記所定の間隔が、レーザ媒体での発光波長を第２間隙の屈折率の４倍の数値で除した長さであるため、レーザ媒体での発光波長を有するレーザ光を出射することができる。

請求項９に係る発明によれば、第２構造体からなる部分および前記所定の間隔を、交互に周期的に配置されるように形成するため、反射率を高めることができる。

請求項１０に係る発明によれば、波長変換素子を有する共振器を反射部間に配置するため、出射されるレーザ光の波長を変えることができる。例えば、第２高調波を取出すことができる。

請求項１１に係る発明によれば、希土類または遷移金属を添加したレーザ媒体を反射部間に配置するため、希土類または遷移金属固有のレーザ発振波長を得ることができる。

＜第１実施形態＞
この発明の実施形態に係るレーザ装置の製造方法について図を参照して説明する。
この実施形態では、レーザ装置として反射分布型レーザ装置を代表に説明する。図１は、この実施形態に係るレーザ装置の基本構成を示す概念図である。

［レーザ装置の主要構造］
このレーザ装置は、シリコン基板９の基板面上に３つのレーザ装置３１，３２，３３を形成して構成される。
シリコン基板９の基板面には、励起光源として３個のレーザダイオード（以下、ＬＤと略す）を有するＬＤアレイ１が配置されている。この実施形態では、ＬＤの発光波長は８０８ｎｍである。

レーザ装置３１は、ＬＤアレイ１に備えられたＬＤ（図示せず）と、このＬＤから出射された光をコリメートするためのレンズ２と、このレンズ２から出射されたコリメート光をレーザ媒体５の内部に集光させるためのレンズ３と、レーザ媒体５の内部で励起された励起光をレーザ媒体側へ反射するための反射部４と、レーザ媒体５と、励起光をレーザ媒体側へ反射するための反射部６と、反射部６を透過したレーザ光をコリメートするためのレンズ７とを備える。

この実施形態では、レンズ２，７は、入射面が凸で出射面が平面の凸平型シリンドリカルレンズであり、レンズ３は、平凸型のシリンドリカルレンズである。レンズ２，３，７は、それぞれ酸化シリコンにより形成されている。また、反射部４，６は、透明な酸化シリコン層と空気層とを交互に配置してなる分布反射型の反射鏡（以下、ＤＢＲと略す）である。レーザ媒体５は、励起元素として希土類のＮｄを添加したＹＡＧ（以下、Ｎｄ：ＹＡＧと略す）結晶により形成されている。公知の通り、Ｎｄ：ＹＡＧからなるレーザ媒体５は、Ｎｄイオンの準位の相違によって、λ１＝９４６ｎｍ、λ２＝１０６４ｎｍ、λ３＝１３１９ｎｍの３種類の波長で発光することができる。

光の進行方向（図面上の横方向）に沿った長さを幅と定義すると、レーザ装置３２は、ＤＢＲ４，６を構成する酸化シリコン層および空気層の各幅が、レーザ装置３１のそれよりも長くなっている点で異なる以外は、レーザ装置３１と同じ構成である。また、レーザ装置３３は、ＤＢＲ４，６を構成する酸化シリコン層および空気層の周期が、レーザ装置３２のそれよりもさらに長くなっている点で異なる以外は、レーザ装置３１と同じ構成である。

レーザ媒体５における発光波長をλ１、シリコン層の屈折率をｎｓ、空気層の屈折率をｎａとすると、レーザ装置３１に備えられたＤＢＲ６のシリコン層の幅は、λ１／４ｎｓに設定されており、空気層の幅は、λ１／４ｎａに設定されている。これにより、レーザ装置３１から、波長９４６ｎｍのレーザ光Ｌ１を出射することができる。

また、レーザ装置３２に備えられたＤＢＲ６のシリコン層の幅は、λ２／４ｎｓに設定されており、空気層の幅は、λ２／４ｎａに設定されている。これにより、レーザ装置３２から、波長１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ２を出射することができる。
また、レーザ装置３３に備えられたＤＢＲ６のシリコン層の幅は、λ３／４ｎｓに設定されており、空気層の幅は、λ３／４ｎａに設定されている。これにより、レーザ装置３３から、波長１３１９ｎｍのレーザ光Ｌ３を出射することができる。
さらに、各レーザ装置に備えられた各ＤＢＲは、１つの酸化シリコン層およびその酸化シリコン層に隣接する１つの空気層からなる構成を１周期とすると、１０周期程度で構成されている。これにより、各ＤＢＲにおいて９９．９％以上の反射率を得ることができる。

［レーザ装置の製造方法］
次に、レーザ装置の製造方法について図を参照して説明する。図２は、レーザ装置の製造方法を示す説明図であり、（ａ）はエッチングマスクの平面図、（ｂ）はエッチングされた部分の斜視図、（ｃ）は熱酸化された状態の斜視図である。図３は、レンズの製造方法を示す説明図であり、（ａ）はシリコン基板の基板面上に形成されたレンズの斜視図、（ｂ）はエッチングマスクが配置された状態の縦断面図、（ｃ）はエッチングされた状態の縦断面図、（ｄ）はエッチングマスクが除去された状態の縦断面図、（ｅ）は熱酸化された状態の縦断面図である。

（マスクパターニング）
最初に、図２（ａ）に示すように、レンズ２，３，７およびＤＢＲ４，６をそれぞれ形成するためのエッチングマスク２ａ，３ａ，７ａ，４ａ，６ａをシリコン基板９の一方の基板面にパターニングする。各エッチングマスクには、光軸方向に沿って延びた横長の開口部が、光軸と直交する方向に所定間隔置きに複数配置されている。図２（ａ）において、各マスクに横方向に描かれた複数の線分は、それぞれ間隙を示す。例えば、レンズ２を形成すためのエッチングマスク２ａが基板面に配置された状態の縦断面図を図３（ｂ）に示す。
また、シリコンは熱酸化により膨張する性質を有するため、その膨張率（例えば、２．２）を考慮して各エッチングマスクをパターニングする。例えば、各開口部の光の進行方向と直交する開口幅は、目標の幅となるように、膨張率を計算に入れた幅に設定する。

（ＤＲＩＥ）
次に、各エッチングマスクが配置された一方の基板面からＤＲＩＥを行う。これにより、図２（ｂ）に示すように、各開口部に対応する部分は、一方の基板面から他方の基板面に向けて掘られたトレンチ（溝）に形成され、各トレンチ間には、シリコンからなる柱状の構造体が形成される。つまり、基板面には、柱状の構造体とトレンチとが交互に形成された部分が形成される。トレンチのアスペクト比は高く、例えば５０である。
例えば、図３（ｃ）に示すように、構造体２ｄとトレンチ２ｃとが交互に形成された部分、つまりレンズ２を形成するための基となる部分が形成される。なお、各構造体２ｄの横幅は、熱酸化により全部がガラス化される長さに形成する。また、トレンチ２ｃの横幅は、熱酸化により膨張した構造体２ｄ、つまり酸化シリコンによって埋まる長さに形成する。
なお、トレンチ２ｃの幅が、この発明の請求項１に記載の第１間隙に対応する。また、ＤＢＲ４，６を形成するためのエッチングマスク４ａ，４ｂを用いてエッチングしたときに、１つの酸化シリコン層を形成するための複数の構造体の１つが、請求項１に記載の第２構造体に対応し、その第２構造体間のトレンチの幅が第２間隙に対応し、各第２構造体からなる部分と、それに隣接する同部分との間隔が所定の間隔に対応する。

（エッチングマスク除去）
次に、各エッチングマスクを除去する。例えば、図３（ｄ）に示すように、エッチングマスク２ａを除去する。

（熱酸化）
次に、エッチングにより形成された各構造体および各トレンチからなる部分を熱酸化する。これにより、シリコンにより形成された各構造体からなる部分は、それぞれ酸化シリコンに置き換わって透明ガラス化され、光学素子として機能するようになる。
このとき、各構造体間に形成されていた各トレンチは、隣接する構造体の膨張によってそれぞれ幅方向に縮小され、最終的には埋められる。
例えば、図３（ｅ）に示すように、各トレンチ２ｃは、膨張した構造体２ｄ、つまりガラス化した構造体２ｅによって埋められている。
このように、熱酸化によるシリコンの膨張を利用して各トレンチの内部を酸化シリコンで埋め込む方法であるため、その熱膨張を考慮して、各構造体およびトレンチの幅、つまりエッチングマスクの開口部の開口幅および開口部の配置間隔を設定する。
なお、上記のマスクパターニング、ＤＲＩＥおよびエッチングマスク除去の工程が、この発明の請求項１に記載の第１工程に対応し、熱酸化の工程が第２工程に対応する。

［第１実施形態の効果］
（１）以上のように、第１実施形態のレーザ装置の製造方法によれば、シリコン基板９の基板面からエッチングすることにより、励起光源用レンズ２，３、出射光源用レンズ７およびＤＢＲ４，６を形成するための基となる部分をシリコンによって形成し、それらシリコンにより形成された各部分を熱酸化して酸化シリコンに置き換えることにより、つまりガラス化することにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズ２，３、出射光源用レンズ７およびＤＢＲ４，６を一括して形成することができる。
従って、励起光源用レンズ、出射光源用レンズおよびＤＢＲを効率良く形成することができる。しかも、励起光源用レンズ、出射光源用レンズおよびＤＢＲを予め基板面上に設定した領域において基板面と一体形成するため、設定通りの位置に形成することができるので、励起光源用レンズ、出射光源用レンズおよび反射部を高精度に位置決めすることができる。

（２）また、シリコン基板のエッチングおよび酸化を行うことにより、予め基板面上に設定した領域に励起光源用レンズ、出射光源用レンズおよび反射部からなるレーザ装置３１〜３３を、基板面上に高精度かつ効率良く形成することができる。

（３）さらに、ＤＢＲを構成するシリコン層および空気層の各幅が、基板面上に形成された複数のレーザ装置３１〜３３光学素子ごとに異なるため、レーザ装置ごとに異なる波長のレーザ光を出射することができる。

（４）ＤＢＲを構成する酸化シリコン層の幅が、レーザ媒体５での発光波長を酸化シリコン層の屈折率ｎｓの４倍の数値で除した長さであり、かつ、ＤＢＲを構成する空気層の幅が、レーザ媒体５での発光波長を空気層の屈折率ｎａの４倍の数値で除した長さであるため、レーザ媒体５での発光波長を有するレーザ光を出射することができる。

（５）ＤＢＲのシリコン層および空気層を、交互に周期的に配置されるように形成するため、反射率を高めることができる。

＜第２実施形態＞
次に、この発明の第２実施形態に係るレーザ装置の製造方法ついて図４を参照して説明する。図４は、この実施形態に係るレーザ装置の基本構成を示す概念図である。なお、第１実施形態のレーザ装置と同じ構成については同じ符号を使用し、説明を省略する。

この実施形態のレーザ装置は、共振器を構成するＤＢＲ５に波長変換素子８を備えたことを特徴としており、その他の基本的構成および製造方法は、第１実施形態のレーザ装置と同じである。
波長変換素子８としては、例えば、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、ＢＩＢＯ（ＢｉＢ３Ｏ６）、ＢＢＯ（β−ＢａＢ２Ｏ４）、ＬＢＯ、ＫＮｂＯ３などのＳＨＧ(Second Harmonic Generation) 結晶を用いることができる。これにより、レーザ媒体５における発光波長の第２高調波を取り出すことができる。レーザ媒体５が、Ｎｄ：ＹＡＧであるとすると、λ１＝９４６ｎｍ、λ２＝１０６４ｎｍ、λ３＝１３１９ｎｍの３種類の波長を有する光からは、λ１＝４７３ｎｍ、λ２＝５３２ｎｍ、λ３＝６６０ｎｍの波長を有する第２高調波を取出すことができる。

従って、図４に示すレーザ装置４１，４２，４３は、それぞれ波長変換素子８を共振器に備えることにより、それぞれ波長４７３ｎｍのレーザ光Ｌ４、波長５３２ｎｍのレーザ光Ｌ５、波長６６０ｎｍのレーザ光Ｌ６を出射することができる。
つまり、波長４７３ｎｍは青色の波長であり、波長５３２ｎｍは緑色の波長であり、波長６６０ｎｍは赤色の波長であるから、レーザ装置４１〜４３は、光の三原色を構成するレーザ光を出射することができる。このため、例えば、レーザ装置４１〜４３を使用してカラーの画像表示装置を構成することができる。

［第２実施形態の効果］
以上のように、第２実施形態のレーザ装置によれば、波長変換素子８を共振器に備えるため、レーザ媒体５での発光波長とは異なる波長のレーザ光を出射することができる。
また、第２実施形態のレーザ装置は、波長変換素子８を備えている以外は、第１実施形態のレーザ装置と同じ構成であるため、第１実施形態の効果と同じ効果を奏することができる。

［その他の実施形態］
（１）前述の製造方法により、出射光源用レンズ７に代えてプリズムを基板面に形成することもできる。また、励起光源用レンズ２，３、ＤＢＲ４，６およびプリズムから構成されたレーザ装置を基板面上に複数形成することもできる。
この製造方法によれば、励起光源用レンズ２，３、ＤＢＲ４，６およびプリズムを効率良く形成することができる。しかも、励起光源用レンズ２，３、ＤＢＲ４，６およびプリズムを予め基板面上に設定した領域において基板面と一体形成するため、設定通りの位置に形成することができるので、励起光源用レンズ２，３、ＤＢＲ４，６およびプリズムを高精度に位置決めすることができる。

（２）出射光源用レンズ７を後で基板面に取付ける場合は、前述の製造方法により、励起光源用レンズ２，３およびＤＢＲ４，６のみを基板面に一括して形成してもよい。また、励起光源用レンズ２，３およびＤＢＲ４，６からなる部分を基板面上に複数形成することもできる。
この製造方法によれば、励起光源用レンズ２，３およびＤＢＲ４，６からなる部分を基板面上に、高精度かつ効率良く形成することができる。

（３）第１実施形態において、レーザ媒体５としてＮｄ：ＹＶＯ４を用いることもできる。この場合、各レーザ装置３１〜３３は、波長１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ１、波長１３４２ｎｍのレーザ光Ｌ２および波長９１４ｎｍのレーザ光Ｌ３を出射することができる。
また、レーザ媒体５としてＮｄ：ＧｄＶＯ４を用いた場合、各レーザ装置３１〜３３は、波長１０６４ｎｍのレーザ光Ｌ１、波長１３４０ｎｍのレーザ光Ｌ２および波長９１２ｎｍのレーザ光Ｌ３を出射することができる。
さらに、レーザ媒体５としてＹｂ：ＹＡＧを用いた場合、各レーザ装置３１〜３３は、それぞれ波長１０３０ｎｍのレーザ光Ｌ１〜Ｌ３を出射することができる。さらに、Ｈｏ：ＹＬＦ、Ｔｍ：ＹＬＦ、Ｅｒ：ガラスを用いた場合の各レーザ装置が出射することができる波長は、それぞれ２０８０ｎｍ、２０２０ｎｍ、１５５０ｎｍである。

（４）また、希土類の中でもＥｒを添加したレーザ媒体を用いれば、波長１．５μｍのレーザ光を出射することができるため、レーザ装置３１〜３３をアイセーフ光源にも応用することができる。アイセーフ光源とは、目に対する安全性が確保された光源をいい、波長が１．４μｍ以上であることが条件になっている。

（５）また、レーザ媒体５の励起元素としてＹｂ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｅｒなどの希土類イオン、あるいは、Ｖ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｃなどの遷移金属イオンを添加してもよい。また、母材として用いる結晶をＹＳＧＧ，ＹＳＡＧ，ＧＳＧＧ，ＧＧＧなどのガーネット系、ＹＶＯ４ ，ＧｄＶＯ４ などのバナデート系、ＫＹＷ，ＫＧＷなどのタングステート系、ＹＬＦなどのリチウムフロライド系、およびガラス系、またはこれらを組み合わせた系としてもよい。

第１実施形態に係るレーザ装置の基本構成を示す概念図である。 レーザ装置の製造方法を示す説明図であり、（ａ）はエッチングマスクの平面図、（ｂ）はエッチングされた部分の斜視図、（ｃ）は熱酸化された状態の斜視図である。 レンズの製造方法を示す説明図であり、（ａ）はシリコン基板の基板面上に形成されたレンズの斜視図、（ｂ）はエッチングマスクが配置された状態の縦断面図、（ｃ）はエッチングされた状態の縦断面図、（ｄ）はエッチングマスクが除去された状態の縦断面図、（ｅ）は熱酸化された状態の縦断面図である。 第２実施形態に係るレーザ装置の基本構成を示す概念図である。 従来の半導体レーザ装置の基本構成を示す概念図である。

符号の説明

１・・ＬＤアレイ（励起光源）、２，３・・レンズ（励起光源用レンズ）、
４，６・・ＤＢＲ（反射部）、７・・レンズ（出射光源用レンズ）、
３１〜３３・・レーザ装置、４１〜４３・・レーザ装置。

Claims (11)

1. レーザ媒体の両側に反射部を有する共振器と、励起光源から出射された出射光を前記レーザ媒体内に集光させる励起光源用レンズとを備えたレーザ装置の製造方法において、
   シリコン基板の基板面のうち、前記励起光源用レンズを形成する予定の第１領域および前記共振器を形成する予定の第２領域をそれぞれエッチングすることにより、前記第１領域においてシリコンからなる複数の第１構造体が各第１構造体間に第１間隙を隔てて形成されており、かつ、前記第２領域においてシリコンからなる複数の第２構造体が各第２構造体間に第２間隙を隔てて形成されており、かつ、前記各第２構造体からなる部分が所定間隔ごとに複数形成された状態を作る第１工程と、
   熱酸化により、前記各第１および各第２構造体をそれぞれ酸化シリコンに置き換え、酸化シリコンに置き換えられた各第１構造体によって各第１間隙がなくなった状態と、酸化シリコンに置き換えられた各第２構造体によって各第２間隙がなくなった状態とを作る第２工程と、により、前記酸化シリコンに置き換えられた各第１構造体からなる部分を前記励起光源用レンズとし、前記酸化シリコンに置き換えられた各第２構造体からなる部分の前記複数を前記反射部とすることを特徴とするレーザ装置の製造方法。
2. 前記第１工程では、
   前記基板面のうち、出射側の反射部から出射されたレーザ光を成形するための出射光源用レンズを形成する予定の第３領域をエッチングすることにより、前記第３領域においてシリコンからなる複数の第３構造体が各第３構造体間に第３間隙を隔てて形成された状態をも作り、
   前記第２工程では、
   熱酸化により、前記各第３構造体をも酸化シリコンに置き換え、酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体によって各第３間隙がなくなった状態をも作り、前記酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体からなる部分を前記出射光源用レンズとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置の製造方法。
3. 前記第１工程では、
   前記基板面のうち、出射側の反射部から出射されたレーザ光を偏向するためのプリズムを形成する予定の第３領域をエッチングすることにより、前記第３領域においてシリコンからなる複数の第３構造体が各第３構造体間に第３間隙を隔てて形成された状態を作り、
   前記第２工程では、
   熱酸化により、前記各第３構造体をも酸化シリコンに置き換え、酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体によって各第３間隙がなくなった状態をも作り、前記酸化シリコンに置き換えられた各第３構造体からなる部分を前記プリズムとすることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置の製造方法。
4. 前記第１および第２工程により、前記励起光源用レンズおよび反射部からなる光学素子を前記基板面上に複数形成することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置の製造方法。
5. 前記第１および第２工程により、前記励起光源用レンズ、反射部および出射光源用レンズからなる光学素子を前記基板面上に複数形成することを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置の製造方法。
6. 前記第１および第２工程により、前記励起光源用レンズ、反射部およびプリズムからなる光学素子を前記基板面上に複数形成することを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置の製造方法。
7. 前記反射部を構成する前記各第２構造体からなる部分の幅および前記所定の間隔が、前記基板面上に形成された複数の光学素子ごとに異なることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法。
8. 前記反射部を構成する前記各第２構造体からなる部分の幅が、前記レーザ媒体での発光波長を前記第２構造体の屈折率の４倍の数値で除した長さであり、かつ、前記反射部を構成する前記所定の間隔が、前記レーザ媒体での発光波長を前記第２間隙の屈折率の４倍の数値で除した長さであることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法。
9. 前記第１工程では、前記第２構造体からなる部分および前記所定の間隔を、交互に周期的に配置されるように形成することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法。
10. 波長変換素子を有する共振器を前記反射部間に配置することを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法。
11. 希土類または遷移金属イオンを添加したレーザ媒体を前記反射部間に配置することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載のレーザ装置の製造方法。

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