JP5043918B2 - 光源の製造方法及び光源の製造装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーザーデバイス（半導体レーザー、及び／または、固体レーザー）と当該レーザーデバイスから出射されるレーザー光の波長を変換する波長変換素子とを接合し光源を製造する製造方法及び製造装置に関する。

レーザーデバイスから出射されたレーザー光を波長変換素子に入射させることにより、所望の波長のレーザー光を得ることができるが、これらの光学素子が適切な相対位置からからずれた状態で接合されると、光源としての効率が低下してしまう。そこで、２つの光学素子の位置を調整し、レーザーデバイスからの光が波長変換素子に集光するようにした上で２つの光学素子を接合するようにしている。

２つの光学素子の位置を調整する方法として、光学素子の外形やターゲットマークを基準に調整したり、部材の嵌め合いによりメカニカルに位置決めしたりするパッシブアライメントと、レーザーデバイスの出射光を波長変換素子に入射させ、波長変換素子を動作させた状態での出射レーザー光の出射光量をパワーメータ等で検出し、その光量が最大となるようにレーザーデバイスもしくは波長変換素子の位置を3次元方向に移動させて調整するアクティブアライメントといわれる方法がある。

これらの調整方法は、構成される光学素子の精度や光源として求められる光出力等の条件から、その状況に応じて適切な方法が選択される。アクティブアライメントの例としては、
１つの光学素子から他の光学素子に入射し、当該他の光学素子内を伝播して当該光学素子から出射される光の光量を検出し、当該光量が最大となるように２つの光学素子の光軸を調整するものがある（特許文献１、特許文献２参照）。

また、２つの光学素子を保持するステージの温度がずれていると、これらステージの膨張・収縮の変化量が異なり、それらが保持する光学素子が位置ずれした状態で接合されてしまうため、２つのステージを同じ温度に加熱した上で、２つの光学素子を接合するものがある（特許文献３）。

特開平１−１８０５０７号公報 特開２００４−１０９２５６号公報 特開２００４−２９４５９４号公報

しかし、特許文献１及び２のように光学素子の温度制御を行っていない場合や、特許文献３のように２つの光学素子を保持するステージの温度を同一に加熱している場合には、温度により特性が大きく変化する光学素子の位置を適切に調整することができないことから、高効率な光源を得ることがでないという問題があった。

そこで、本願発明は、温度により大きく特性が変化する光学素子であっても高効率な光源を製造することができる光源の製造方法、及び光源の製造装置を提供することを目的とする。

本願発明に係る光源の製造方法、及び光源の製造装置は、レーザーデバイスと波長変換素子の温度を、それぞれ前記レーザーデバイス及び前記波長変換素子から出射される光の出力が最大出力に対して所定割合以上になる温度に保持した上で、前記波長変換素子から出射した出力が所定値以上となるように保持し、かつ、接合部材を配置する前後で温度を
異ならせて前記レーザーデバイス及び前記波長変換素子を接合するようにしたものである。

本願発明によれば、レーザーデバイス及び波長変換素子を、出力が大きくなる温度に保持した状態で接合することができるので、高効率な光源を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る光源の製造装置を示す概略側面図である。 本発明の実施の形態１に係る光源の製造装置に保持されるレーザーデバイスと波長変換素子との位置関係を示す概略図である。 本発明の実施の形態１に係る光源の製造装置における移動ステージの移動方向を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る光源の製造装置における移動ステージの軸構成を示す斜視図である。 本発明により製造される光源に用いられるレーザーデバイスの温度変化による出力の変化を示す図である。 本発明により製造される光源に用いられる波長変換素子の温度変化による出力の変化を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る光源の製造装置における調整工程と各工程における装置の状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る調芯工程における事前処理の内容を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る調芯工程においてＹ，Ｚ，θｘ，及びθｚ方向の位置を調整する処理内容を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係る調芯工程においてＸ，Ｙ，及びθｙ方向の位置を調整する処理内容を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る光源の製造装置を示す概略側面図である。図１の光源の製造装置は、レーザーデバイスと第二高調波発生素子（波長変換素子）との光軸を調整して接合し光接続する。ここで、光接続とはレーザーデバイスから出射した光がロスなく第二高調波発生素子に入射される状態のことをいう。図１の光源の製造装置により製造された光源は、例えば投写型テレビの光源に用いられる。

図１において、光源の製造装置は、第二高調波発生素子（以下、ＳＨＧ素子１）を保持する固定ステージ３と、レーザーデバイス２を保持する移動ステージ４と、温調機構１３Ａを制御して移動ステージ４の温度制御を行う温調制御機構５と、温調機構１３Ｂを制御して固定ステージ３の温度制御を行う温調制御機構６と、ＳＨＧ素子１から出射する光の光量を測定するパワーメータ７と、パワーメータ７からの信号に基づいて温調制御機構５、６と移動ステージ４の移動を制御する制御部８と、レーザーデバイス２の表面に接着剤を塗布するディスペンサ１１と、レール１４に沿って図１中左右方向に移動し、レーザーデバイス２の出射端面に対向する位置にＳＨＧ素子１の入射端面またはディスペンサ１１が来るように移動する位置切替え機構１２とを備えている。

第２の保持部としての固定ステージ３は、熱伝導率の高い金属材料、例えば銅またはアルミニウムで製作されており、ＳＨＧ素子１をその側面側に把持または吸着することにより保持する。第１の保持部としての移動ステージ４は、所定位置に固定された固定ステージ３に対して移動可能に構成され、熱伝導率の高い金属材料、例えば銅またはアルミニウムで製作されており、その上面にレーザーデバイス２を把持または吸着することにより保持する。

温調制御機構５は、ペルチェ素子やカートリッジヒータからなる温調機構１３Ａを制御することにより、移動ステージ４の温度制御を行う。より具体的には、温調制御機構５は、温調機構１３Ａを介して移動ステージ４の温度を検出し、当該移動ステージ４の温度をフィードバック制御により所定温度に保持する。温調制御機構６は、ペルチェ素子やカートリッジヒータからなる温調機構１３Ｂを制御することにより、固定ステージ３の温度制御を行う。より具体的には、温調制御機構６は、温調機構１３Ｂを介して固定ステージ３の温度を検出し、当該固定ステージ３の温度をフィードバック制御により所定温度に保持する。ＳＨＧ素子１とレーザーデバイス２は、温度の変化に伴い特性が変化し、これら光学素子から出射される光の波長、モード、強度分布等が変化する。そこで、温調制御機構５、６により制御される温調機構１３Ａ，１３Ｂにより、固定ステージ３及び移動ステージ４はＳＨＧ素子１とレーザーデバイス２の特性が良好となる温度に調整されている。固定ステージ３とＳＨＧ素子１との温度と、移動ステージ４とレーザーデバイス２との温度とは実際には異なるが、実験及びシミュレーションにより予め温度差を求めておき、素子が所望の温度になるようにステージの温度を調整している。このように、温調制御機構５、６は、固定ステージ３及び移動ステージ４の温度を調整することにより、ＳＨＧ素子１とレーザーデバイス２の温度を調整している。なお、温調制御機構５と温調機構１３Ａが第１の温度保持部を構成しており、温調制御機構６と温調機構１３Ｂが第２の温度保持部を構成している。

光量検出部としてのパワーメータ７は、ＳＨＧ素子１の出射端面の上方に配置されており、レーザーデバイス２から出射しＳＨＧ素子１の光導波路を通って前記出射端面から出射する光の光量を測定する。制御部８は、パワーメータ７からの光量情報が入力される光量処理部９と、光量処理部９から出力された光量に関する情報に基づいて、レーザーデバイス２を保持している移動ステージ４を固定ステージ３に対して相対移動させる位置制御部１０とを有している。また、制御部８は、温調制御機構５、６を制御する。

ディスペンサ１１は、レーザーデバイス２のＳＨＧ素子１が接合される部分に接合部材としての接着剤を適量塗布する。ディスペンサ１１は、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１との間に当該レーザーデバイス２と当該ＳＨＧ素子１とを接合するための接合部材を配置する配置部である。ディスペンサ１１と固定ステージ３は共に位置切替え機構１２に設置されている。位置切替え機構１２は、レール１４と係合しており、図１において左右方向に移動する。位置切替え機構１２は、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の位置決めを行う調整工程時にはレーザーデバイス２の上部に固定ステージ３が来るよう移動し、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１との接合部分に接着剤を適量塗布する接着工程時にはレーザーデバイス２上部にディスペンサ１１が来るよう移動する。

図２は、レーザーデバイス２の上部に固定ステージ３が来るよう位置切替え機構１２が移動した状態におけるレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１との位置関係を示す概略図である。レーザーデバイス２は図示しない通電機構と接続されており、当該通電機構がレーザーデバイス２に通電することにより、当該レーザーデバイス２から波長がλであり光量がＰ１の光が出射する。なお、レーザーデバイス２は、励起光を出射するＬＤモジュール２０１、及び／または、ＬＤモジュール２０１からの励起光を受け特定波長の基本波を発生させ、発生させた基本波を共振および増幅させ出射する固体レーザー２０２から構成される。レーザーデバイス２から出射した光は、ＳＨＧ素子１に形成された光導波路１ａに入射し、当該光導波路１ａ内部で共振・増幅されることで、入射光の１／２の波長を有する光量がＰ２の第二高調波となる。

例えば、本実施の形態に係る光源の製造装置で製造した光源を、投写型テレビ用の光源として用いる場合には、レーザーデバイス２から出射された光をＳＨＧ素子１に入射させ、入射光の１/２の波長を有する第二高調波を生成させることにより、高出力のグリーン光源及びブルー光源を得ることができる。本実施の形態では、レーザーデバイス２から出射された１０６４ｎｍの波長の光からＳＨＧ素子１にて５３２ｎｍの波長の光を生成することにより、グリーン光源を得る場合について説明する。

ディスペンサ１１は、レーザーデバイス２のＳＨＧ素子１と対向する面に接着剤を塗布するが、接着剤が光に影響を与えないようにするために、当該面のうち光導波路１ａの入射面に対向する部分には接着剤が塗布されないようにする。従って、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１とを接合すると、光導波路１ａの入射面とレーザーデバイス２の出射端面は接着剤の厚み分だけの間隙を介して、互いに対向することになる。

図３Ａは移動ステージ４の各移動方向を示す斜視図であり、図３Ｂは移動ステージ４の軸構成を示す斜視図である。図１と同一または対応する構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。図３Ｂにおいて移動ステージ４は、Ｘ軸ステージ２１、Ｙ軸ステージ２２、θｚステージ２３、θｙステージ２４、θｘステージ２５、及びＺ軸ステージ２６から構成されている。移動ステージ４を構成する各ステージは、それぞれ図３Ａに示す各移動方向（ＸＹＺ方向、θｘθｙθｚ方向）に対応している。例えば、Ｘ軸ステージ２１の側面部に設けられたつまみを回転させると、Ｘ軸ステージ２１は図３ＡのＸ方向に移動するので、それに合わせてレーザーデバイス２も図３ＡのＸ方向に移動する。θｚステージ２３を駆動すると、レーザーデバイス２は図３ＡのＺ軸の周りに回転（すなわち、θｚ方向に回転する）する。このように、移動ステージ４は各移動方向（ＸＹＺ方向、θｘθｙθｚ方向）にレーザーデバイス２を移動させることができる。

図４は、レーザーデバイス２の温度変化による出力の変化を示す図である。図４において、横軸は出力が最大となる最適温度からのズレ量（℃）であり、縦軸は最適温度時の出力に対するレーザーデバイス２の出力比である。なお、ズレ量（℃）がゼロの時（最適温度時）の出力比は１となる。

例えば、ＬＤモジュール２０１を含むレーザーデバイス２を投写型テレビ用の光源に適用する場合には高出力で発光させることになるので、ＬＤモジュール２０１は自己発熱する。そのため、ＬＤモジュール２０１の排熱を行わないと、ＬＤモジュール２０１の素子温度が上昇し発光特性が変化する。例えば、素子温度が１℃変化するとレーザーデバイス２からＳＨＧ素子１に入射される光の出力は、図４に示すように温度が適温に調整された場合に比べて約３％低下する（５℃ずれると約１０％低下する）。

このように、特性値が急峻に変化している温度で光軸調整した場合は光量測定器での測定値変動が大きくなることで光軸調整時間が長くなったり、低い光量位置で光軸調整してしまう可能性があるので、調整工程時には正確な調整を行なうためにレーザーデバイス２の温度が最適温度になるよう調節しておくことが望ましい。

図５は、ＳＨＧ素子１の温度変化による出力の変化を示す図である。図５において、横軸は出力が最大となる最適温度からのズレ量（℃）であり、縦軸は最適温度時の出力に対するＳＨＧ素子１の出力比である。なお、ズレ量（℃）がゼロの時（最適温度時）の出力比は１となる。

例えば、ＳＨＧ素子１の温度が２℃ずれるとレーザーデバイス２から入射された光の波長の１／２の波長を有する第二高調波の出力は約７％低下する（３℃ずれると約３０％も低下する）。例えば、強度が２番目に高いピークのある位置の温度（ずれ量６．５℃）など、最適温度から大きくずれた温度で調整した場合には、所望の出力を得ることができず適正な調整位置で調整できない可能性があるため、ＳＨＧ素子１の温度が最適温度になるよう調節しておくことが望ましい。

次に、動作について説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係る調整工程と各工程における装置の状態を示す図である。図６において、調整工程は、（Ａ）調芯工程１、（Ｂ）接着剤塗布工程、及び（Ｃ）調芯工程２を有している。

調芯工程１では、位置切替え機構１２を、レーザーデバイス２の上部に固定ステージ３が来るよう移動させる。続いて、図３Ｂに示す移動ステージ４の各移動軸（ＸＹＺ方向、θｘθｙθｚ方向）を所定距離移動させ、光量が最大となるレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の相対位置を検出する。なお、調芯工程１では、接着剤が塗布される前であるので、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１との間は空気層であり、移動ステージ４の温度を１０６４ｎｍの波長の光が一番出射される温度（Ｔ１）になるようにし、固定ステージ３の温度を一番効率よく入射光の１/２の波長を有する第二高調波を生成させる温度（Ｔ２）になるようにする。これにより、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１との間が空気層である場合の光量が最大となるレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の相対位置を検出することができる。ここで、Ｔ１は、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１との間が空気層である場合に、レーザーデバイス２が１０６４ｎｍの波長の光を一番出射する温度になるよう実験及びシミュレーションにより予め求めた移動ステージ４の温度（第１の目標温度）である。また、Ｔ２は、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１との間が空気層である場合に、ＳＨＧ素子１が一番効率よく入射光の１/２の波長を有する第二高調波を生成させる温度になるよう実験及びシミュレーションにより予め求めた固定ステージ３の温度（第２の目標温度）である。

調芯工程１にて光量が最大となるレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の相対位置が検出されると、次の接着剤塗布工程に移行する。接着剤塗布工程では、まず位置切替え機構１２をレーザーデバイス２の上部にディスペンサ１１が来るよう移動させる。位置切替え機構１２が移動すると、ディスペンサ１１を用いてレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の接合部分に接着剤を適量塗布する。

接着剤塗布後、調芯工程２に移行する。調芯工程２では、再度、位置切替え機構１２を、レーザーデバイス２の上部に固定ステージ３が来るよう移動させる。そして接着剤塗布前に求めた光量が最大となる移動ステージ４と固定ステージ３の相対位置にまず、ＳＨＧ素子１を移動させる。

調芯工程１では、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１間はすべて空気層であったのに対して、調芯工程２ではその一部が接着剤層となることから、接着剤を介してレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１間で熱が移動し素子の温度が変化する。このように、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の温度関係が調芯工程１とは異なっているため、レーザーデバイス２及びＳＨＧ素子１の温度を適切に制御しないと接着剤塗布前後で光量最大となる相対位置も変化することになる。実際に、接着剤塗布前後でステージの温度を一定、すなわち調芯工程２における各ステージの温度を調芯工程１と同一の温度にして調整を実施した場合、接着剤塗布後の光量は約１０％程度低下することがわかっている。

そこで、調芯工程２における固定ステージ３、移動ステージ４の温度は、調芯工程１と
は異なった値に設定される。ここでは、移動ステージ４の温度を１０６４ｎｍの波長の光が一番出射される温度（Ｔ３）になるよう温調機構５を用いて調整し、固定ステージ３の温度を一番効率よく入射光の１/２の波長を有する第二高調波を生成させる温度（Ｔ４）
になるように調整する。ここで、Ｔ３は、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１間の一部が接着剤層である場合に、レーザーデバイス２が１０６４ｎｍの波長の光を一番出射する温度になるよう実験及びシミュレーションにより予め求めた移動ステージ４の温度（第３の目標温度）である。また、Ｔ４は、レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１間の一部が接着剤層である場合に、ＳＨＧ素子１が一番効率よく入射光の１/２の波長を有する第二高調波
を生成させる温度になるよう実験及びシミュレーションにより予め求めた固定ステージ３の温度（第４の目標温度）である。

固定ステージ３と移動ステージ４の温度を調整した後、塗布前に求めた光量が最大となる相対位置を中心に再度移動ステージをＸＹＺ方向、θｘθｙθｚ方向の６方向について微小に移動させる。微小に移動させた結果、パワーメータ７の光量がある光量以上になったレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の相対位置を確認し、その位置でＳＨＧ素子１とレーザーデバイス２を接着固定する。レーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の温度制御は、これら光学素子が接着固定されるまで行い、固定された後に、互いに固定されたレーザーデバイス２及びＳＨＧ素子１を固定ステージ３及び移動ステージ４から取り外す。なお、接着剤には塗布されてから約120秒程度で硬化が始まるものもあるので、そのような接着剤を用いた場合はその間に光学素子の調芯工程２の位置調整を行う必要がある。レーザーデバイス２への通電を２つの光学素子が接着固定するまで続けることにより、通電停止による温度変化の影響を排除することができる。

調芯工程１と調芯工程２を分割して実施するのは、接着剤の塗布前後で光学素子間の熱の移動量が変化しても、正確な光軸調整を行うためである。また、調芯工程１の後に接着剤塗布工程を行うことから、調芯工程１において出力が得られることが判明した上で接着剤を塗布することができ、一方が不良品である場合にもう一方の良品も使用できなくなるといった調整工程での不具合を解消することもできる。また、調芯工程１により大まかな位置を決めた後に接着剤塗布工程を行うことから、位置を調整する際に接着剤が導波路面へはみ出すといった不具合を解消することもできる。さらに、調芯工程２の光軸調整時間を調芯工程１の光軸調整時間よりも短縮できるため、調芯が長引くことによる接着剤の固着の問題も解消できる。

次に、調芯工程１（図６のＡ）についてさらに詳細に説明する。図７は調芯工程１の事前処理の内容を示すフローチャート、図８は調芯工程１においてＹ，Ｚ，θｘ，及びθｚ方向の位置を調整する処理内容を示すフローチャート、図９は調芯工程１においてＸ，Ｙ，及びθｙ方向の位置を調整する処理内容を示すフローチャートである。図７の「１」は図８の「１」と対応しており、図８の「２」は図９の「２」と対応している。すなわち、図７〜図９により一連のフローチャートが構成されている。

図７において、まず人手もしくは図示されていない搬送機構を用いてＳＨＧ素子１を固定ステージ３に、レーザーデバイス２を移動ステージ４に設置する（Ｓ１）。次に通電機構がレーザーデバイス２に通電する（Ｓ２）。温調機構５を用いて移動ステージ４の温度調節を開始する（Ｓ３）。温度調節は、レーザーデバイス２の温度が当該レーザーデバイス２から１０６４ｎｍの波長の光が一番出射される温度（例えば４０℃）になるようにする。移動ステージ４の温度調節はＳＨＧ素子１とレーザーデバイス２とが接着剤により固着するまで継続して行う。温調機構６を用いて固定ステージ３の温度調節を開始する（Ｓ４）。温度調節は、ＳＨＧ素子１がレーザーデバイス２から一番効率よく１／２の波長を有する第二高調波を生成させる温度（例えば７０℃）になるようにする。固定ステージ３の温度調節はＳＨＧ素子１とレーザーデバイス２とが接着剤により固着するまで継続して行う。レーザーデバイス２及びＳＨＧ素子１を適正温度に調節した状態で、ＳＨＧ素子１から出射された第二高調波の光量のパワーメータ7による測定を開始する（Ｓ５）。パワーメータ7による測定は調芯工程が終了するまで継続して行う。

次に位置制御部１０は、パワーメータ７からの光量情報に基づいて移動ステージ４を移動させる。この移動により、移動ステージ４に保持されたレーザーデバイス２をＸＹＺ方向、θｘθｙθｚ方向の６軸について微小に移動させることができる。図８において、まず位置制御部１０は、ＳＨＧ素子１の光導波路１ａにレーザーデバイス２から出射した光が十分入るようＹ方向、θｚ方向（光導波路の厚み方向）を調整する（Ｓ６）。Ｙ方向、θｚ方向の調整は、移動ステージ４をＹ方向、θｚ方向に所定範囲移動させ、移動させた範囲内で最大となる位置に移動ステージ４が来るようにすることで行う。その結果、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）以上になった場合（Ｓ７のＹｅｓ）、十分な光量が得られたとして調整を完了し（Ｓ２１）、制御部８はレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の相対位置を記録する。パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）よりも小さい場合（Ｓ７のＮｏ）、引き続きパワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ２）以下であるかを判定し、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ２）以下であった場合には（Ｓ８のＹｅｓ）、素子不良であるとして調整を終了する（Ｓ２２）。なお、所定値（Ｗ１）は、ＳＨＧ素子１から出射される光の光量が光源の設計から要求される光量以上になるように設定する。また、所定値（Ｗ２）は、最大光量に対して所定割合（例えば50%）とする。このときの割合は実験的に評価した結果に基づいて設定する。

パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ２）よりも大きい場合には（Ｓ８のＮｏ）、ＳＨＧ素子１の光導波路１ａ内部でより効率よく共振させるためにＺ方向、θｘを調整する（Ｓ９）。Ｚ方向、θｘ方向の調整は、移動ステージ４をＺ方向、θｘ方向に所定範囲移動させ、移動させた範囲内で最大となる位置に移動ステージ４が来るようにすることで行う。Ｚ方向、θｘを調整することによりＹ方向、θｚ方向の位置がずれる可能性があるため、Ｙ方向、θｚ方向を再度調整する（Ｓ１０）。ここで、Ｙ方向、θｚ方向を再度調整するのは、Ｙ方向、θｚ方向のずれが出力に与える影響が他の軸と比べて大きいためである。Ｙ方向、θｚ方向を再度調整した結果、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）以上になった場合（Ｓ１１のＹｅｓ）、十分な光量が得られたとして調整を完了し（Ｓ２１）、制御部８はレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の相対位置を記録する。パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）よりも小さい場合（Ｓ１１のＮｏ）、引き続きパワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ２）以下であるかを判定し、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ２）以下であった場合には（Ｓ１１のＹｅｓ）、素子不良であるとして調整を終了する（Ｓ２２）。

図９において、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ２）よりも大きい場合には（Ｓ１１のＮｏ）、Ｘ方向、θｙを調整する（Ｓ１３）。Ｘ方向、θｙ方向の調整は、移動ステージ４をＸ方向、θｙ方向に所定範囲移動させ、移動させた範囲内で最大となる位置に移動ステージ４が来るようにすることで行う。Ｘ方向、θｙを調整することによりＹ方向、θｚ方向の位置がずれる可能性があるため、Ｙ方向、θｚ方向を再度調整する（Ｓ１４）。Ｙ方向、θｚ方向を再度調整した結果、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）以上になった場合（Ｓ１５のＹｅｓ）、十分な光量が得られたとして調整を完了し（Ｓ２１）、制御部８はレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１の相対位置を記録する。パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）よりも小さい場合（Ｓ１５のＮｏ）、素子不良であるとして調整を終了する（Ｓ２２）。

図７〜図９においては、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）以上になった場合（Ｓ７，Ｓ１１，Ｓ１５のＹｅｓ）、十分な光量が得られたとして調整を完了（Ｓ２１）することにより、例えばＹ方向とθｚの調整で所定の光量が得られた場合には、その後のＸ、Ｚ方向及びθｘ、θｙの調整は実施しないようにしているが、これは調整作業の時間短縮のためのものであり、時間が許す状況であれば全ての軸に対してパワーメータ７の光量を見ながら調整を行い、最大になる相対位置を求めても良い。

また、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ２）以下であった場合には（Ｓ８，Ｓ１２のＹｅｓ）、素子不良であるとして調整を終了（Ｓ２２）しており、パワーメータ７で検出される光量が所定値（Ｗ１）よりも小さい場合（Ｓ１５のＮｏ）、素子不良であるとして調整を終了している（Ｓ２２）。このように、ＳＨＧ素子１とレーザーデバイス２との間に接着剤を塗布する接着剤塗布工程（Ｂ）以前に、各移動軸（ＸＹＺ方向、θｘθｙθｚ方向）を調製しても光量がある値以上にならない場合には素子不良と判断することができる。光量がある値以上にならないレーザーデバイス２とＳＨＧ素子１については、それぞれ個々に出射する光の光量がある値以上になるか否か判定することで、いずれの光学素子が不良であるのかを判断することができる。ＳＨＧ素子１が不良である場合はレーザーデバイス２を、レーザーデバイス２が不良である場合にはＳＨＧ素子１を調整工程に再投入することができる。これにより、光軸調整時もしくは調整後に一方の光学素子がＮＧ（素子不良）と判明した場合に、ＯＫであるもう一方の光学素子までＮＧになってしまうことがなく、高価なＳＨＧ素子１やレーザーデバイス２を無駄に捨てることが防げる。

また、調芯工程２（図６のＣ）については、固定ステージ３を移動ステージ４上方の所定の位置に移動させ、移動ステージ４の温度をＴ１からＴ３に変更し固定ステージ３の温度をＴ２からＴ４に変更する。そして各ステージの温度がＴ３及びＴ４に落ち着くまで待機した後に、図８及び図９に示すフローチャートと同様の調整を行うことにより、調芯を行う。

本実施の形態に係る光源の製造装置によれば、光軸調整する２つの光学素子を把持・固定するステージに個々に温度制御ができる温調機構をもつように構成されているので、ＳＨＧ素子１やレーザーデバイス２のように波長変換効率等が温度に依存する光学素子でも、それぞれのＳＨＧ素子１の最適温度で光軸調整を実施することできるため、光軸調整する２つの光学素子が光軸調整時に必要な特性が出力されるよう、個々の光学素子を最適に温度調整して光軸調整（アクティブアライメント）し、高効率な光結合が得ることができる。

また、光学素子の接合時に光量が最大となるように調整したとしても、温度により大きく特性が変化する光学素子の場合、接合した時の温度と光源として使用される時の温度とが異なっていると、光学素子の位置を調整したにも関わらず効率の高い光源が得られないが、光源の一部として使用される時の光学素子の温度に保持した状態で素子を接合するようにすれば、効率の高い光源を得ることができる。このとき、光源の一部として使用される時のレーザーデバイス２の温度を当該レーザーデバイス２から１０６４ｎｍの波長の光が一番出射される温度とし、光源の一部として使用される時のＳＨＧ素子１の温度を当該ＳＨＧ素子１が一番効率よく１／２の波長を有する第二高調波を生成させる温度とすれば、最も効率の高い光源を得ることができる。

また、接着剤塗布前に光軸調整し、接着剤塗布後にその位置から光学素子の温度及び光軸位置を再度調整するので、接着剤の塗布前後で光学素子間における熱の移動量が変化しても、正確な光軸調整を行うことができる。また、最初から接着剤を塗布して光軸調整する場合、接着剤塗布前後による熱の移動量が変動することによる問題は解消できるが、接着剤の導波路面へのはみ出しや、光軸調整に時間がかかると接着剤が固着するといった不具合が発生する可能性がある。

また、投写型テレビ用光源のような高出力の光源にＬＤモジュール２０１を含むレーザーデバイスを調整する場合、その調整の際には、レーザーデバイスの排熱を行ない、その温度を所定値に保つことが重要である。これは、レーザーデバイスに通電して発光させると、ＬＤモジュールが自己発熱するので、ＬＤモジュールの排熱を行なわない場合には、ＬＤモジュールの素子温度が上昇し、それにともなって発光特性が変化するためである。本実施の形態に係る光源の製造装置によれば、温調制御機構５により、冷却機能を有する温調機構１３Ａを制御しているので、ＬＤモジュールの排熱を行い、正確な調整を行うことができる。

なお、移動ステージ４の温度を１０６４ｎｍの波長の光が一番出射される温度になるようにし、固定ステージ３の温度を一番効率よく入射光の１/２の波長を有する第二高調波を生成させる温度になるようにしたが、最大出力に対する比が９０％以上（望ましくは９５％以上）になる温度であれば、効率の高い光源を得ることができる。

なお、上述では、移動ステージ４によりレーザーデバイス２を保持し、レーザーデバイス２をＳＨＧ素子１に対して相対的に移動させることで調整を行ったが、ＳＨＧ素子１を移動可能な手段により保持しレーザーデバイス２に対して相対的に移動させることで調整を行ってもよい。また、いずれの光学素子も移動可能な手段に保持し、両方を移動させることで調整を行ってもよい。

なお、図１においては、レーザーデバイス２の上部にＳＨＧ素子１を配置したことから、ＳＨＧ素子１の上部にパワーメータ７を設置して光量を計測するようにしたが、レーザーデバイス２の光軸が上向きではなく横向きでもよい。

なお、上述では、波長変換素子としてＳＨＧ素子１を用いたが、波長変換素子は第二高調波を発生させるものに限られず、３次や４次の高調波を発生させるものであってもよい。

なお、上述では、レーザーデバイス２の温度を例えば４０℃とし、ＳＨＧ素子１の温度を例えば７０℃になるようにしたが、出力が最大となる温度は光学素子の性質により異なるので、素子の性質に応じて温度を設定すればよい。実際の素子ではもともと設計の段階で素子が何℃の時に最大出力が出るのかが判っているため、その温度付近を中心に温度と出力の関係を事前検証して実際に設定する温度を決めるようにすればよい。

１ ＳＨＧ素子、１a 光導波路、２ レーザーデバイス、３ 固定ステージ、４ 移動ステージ、５ 温調制御機構、６ 温調制御機構、７ パワーメータ、８ 制御部、９ 光量処理部、１０ 位置制御部、１１ ディスペンサ、１２ 位置切替え機構、１３Ａ，１３Ｂ 温調機構、２１ Ｘ軸ステージ、２２ Ｙ軸ステージ、２３ θｚステージ、２４ θｙステージ、２５ θｘステージ、２６ Ｚ軸ステージ

Claims (4)

1. レーザーデバイスを保持する第１の保持部の温度を検出し、当該第１の保持部の温度を前記レーザーデバイスから出射される光の出力が最大出力に対して所定割合以上になるよう予め求めた目標温度に保持する第１の温度保持ステップと、
   前記レーザーデバイスから出射された光が入射し、入射した当該光の波長を変換して出射する波長変換素子を保持する第２の保持部の温度を検出し、当該第２の保持部の温度を前記波長変換素子から出射される光の出力が最大出力に対して所定割合以上になるよう予め求めた目標温度に保持する第２の温度保持ステップと、
   前記レーザーデバイスと前記波長変換素子との間に前記レーザーデバイスと前記波長変換素子とを接合するための接合部材を配置する配置ステップと、
   前記配置ステップにて前記レーザーデバイスと前記波長変換素子との間に前記接合部材が配置される前の、温度が保持された前記波長変換素子から出射された光の光量が前記所定値以上となる相対位置を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップにて検出した相対位置に基づいて、前記レーザーデバイスと前記波長変換素子と間に前記接合部材が配置された後の、前記波長変換素子が出射した光の光量が前記所定値以上となる相対位置に前記レーザーデバイスと前記波長変換素子とがくるように、前記レーザーデバイス及び／または前記波長変換素子を移動させる移動ステップと、
   前記接合部材により前記レーザーデバイスと前記波長変換素子とが接合されるまで、当前記レーザーデバイスと当該波長変換素子とを前記移動ステップで移動させた相対位置に保持する保持ステップと
   前記接合部材が配置された後に、前記第１の保持部の温度を検出し、当該第１の保持部の温度が前記レーザーデバイスから出射される光の出力が最大となる温度になるよう予め求めた目標温度になるよう前記第１の保持部を加熱及び／または冷却する第３の温度保持ステップと、
   前記接合部材が配置された後に、前記第２の保持部の温度を検出し、当該第２の保持部の温度が前記波長変換素子から出射される光の出力が最大となる温度になるよう予め求めた目標温度になるよう前記第２の保持部を加熱及び／または冷却する第４の温度保持ステップとを備え、
   前記第１及び第２の温度保持ステップにおける目標温度と前記第３及び第４の温度保持ステップにおける目標温度とをそれぞれ異なる値としたことを特徴とする光源の製造方法
   。
2. レーザーデバイスを保持する第１の保持部と、
   前記レーザーデバイスから出射された光が入射し、入射した当該光の波長を変換して出射する波長変換素子を保持する第２の保持部と、
   前記レーザーデバイスの温度を、当該レーザーデバイスから出射される光の出力が最大出力に対して所定割合以上になる温度に保持する第１の温度保持部と、
   前記波長変換素子の温度を、当該波長変換素子から出射される光の出力が最大出力に対して所定割合以上になる温度に保持する第２の温度保持部と、
   前記第２の温度保持部により温度が保持された前記波長変換素子が出射した光の光量を検出する光量検出部と、
   前記光量検出部にて検出された光量が所定値以上となるように、前記第１の保持部及び／または前記第２の保持部を移動させる位置制御部と、
   前記レーザーデバイスと前記波長変換素子との間に当該レーザーデバイスと当該波長変換素子とを接合するための接合部材を配置する配置部とを備え、
   前記位置制御部は、前記配置部により前記レーザーデバイスと前記波長変換素子との間に前記接合部材が配置される前後において、前記光量検出部にて検出された光量が所定値以上となる相対位置に、前記レーザーデバイスと前記波長変換素子とを移動させるとともに、前記第１及び第２の保持部は、前記接合部材により前記レーザーデバイスと前記波長変換素子とが接合されるまで当該レーザーデバイスと当該波長変換素子とを保持するようにしたことを特徴とする光源の製造装置。
3. 前記レーザーデバイスを保持する温度は、当該レーザーデバイスが前記光源の一部として使用されるときの温度であり、
   前記波長変換素子を保持する温度は、当該波長変換素子が前記光源の一部として使用されるときの温度であること
   を特徴とする請求項２に記載の光源の製造装置。
4. 前記第１の温度保持部は、前記第１の保持部の温度を検出すると共に前記第１の保持部を加熱及び／または冷却する第１の温調部と、前記第１の保持部の温度が前記レーザーデバイスから出射される光の出力が最大となる温度になるよう予め求めた第１の目標温度になるよう前記第１の温調部を制御する第１の温調制御部とを有し、
   前記第２の温度保持部は、前記第２の保持部の温度を検出すると共に前記第２の保持部を加熱及び／または冷却する第２の温調部と、前記第２の保持部の温度が前記波長変換素子から出射される光の出力が最大となる温度になるよう予め求めた第２の目標温度になるよう前記第２の温調部を制御する第２の温調制御部とを有し、
   前記第１及び第２の目標温度は、前記レーザーデバイスと前記波長変換素子との間に前記接合部材が配置される前後で異なる値としたことを特徴とする請求項２に記載の光源の製造装置。

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