JP5230829B1 - 水分の除去方法、光ファイバの半田付け方法、及び、半導体レーザモジュールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属被覆１３及び樹脂被覆１４の温度上昇を招来することなく、光ファイバ１０の一方の端面１１ａに形成された誘電体膜１２に含まれる水分を除去する。
【解決手段】光ファイバ１０の他方の端面１１ｂから近赤外光Ｌを入射させ、この近赤外光Ｌによって誘電体膜１２に含まれる水分を加熱する。
【選択図】図１
【解決手段】光ファイバ１０の他方の端面１１ｂから近赤外光Ｌを入射させ、この近赤外光Ｌによって誘電体膜１２に含まれる水分を加熱する。
【選択図】図１
Description
本発明は、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に含まれる水分の除去方法に関する。また、そのような除去方法を利用した光ファイバの半田付け方法、及び、半導体レーザモジュールの製造方法に関する。
光ファイバの端面には、誘電体膜が形成されることがある。光ファイバに入射すべき光が端面で反射されることを防止する反射防止膜は、このような誘電体膜の典型例である。
例えば、半導体レーザモジュールを構成する光ファイバの端面には、しばしば、このような反射防止膜が形成される。半導体レーザモジュールは、ファイバレーザ及びファイバアンプの励起光源などとして利用される光源装置であり、レーザ光を生成する半導体レーザ素子と、そのレーザ光を伝送する光ファイバとを備えている。半導体レーザモジュールにおいては、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が効率よく光ファイバに入射するよう、半導体レーザ素子の出射端面に対向する光ファイバの入射端面に反射防止膜が形成されることになる。
誘電体膜は、環境中の水分を吸着するという性質を有している。誘電体膜を反射防止膜などの光学部品として利用する場合、このような水分の吸着を防止することが重要である。何故なら、誘電体膜に水分が吸着すると、誘電体膜の光学特性が変化してしまうからである。このような水分の吸着を防止するための技術としては、例えば、特許文献１〜２に記載のものなどが知られている。
特許文献１には、光学多層膜（誘電体多層膜）の最上層にフッ素化合物を混在させることによって、光学多層膜への水分の吸着を防止する技術が開示されている。また、特許文献２には、誘電体多層膜の最上層を構成する膜材粒子の粒子間隔を水分子よりも小さくすることによって、誘電体多層膜への水分の吸着を防止する技術が開示されている。
光ファイバを他の部材に固定する手段として、半田が広く用いられている。例えば、半導体レーザモジュールにおいては、光ファイバを半導体レーザモジュールの筐体（より正確に言えば、筐体を構成する底板、又は、その底板上に固定されたサブマウント）に固定する際に半田が利用される。光ファイバを他の部材に半田付けする場合、予め光ファイバの側面に金属被覆を形成しておき、この金属被覆上に半田を濡れ広げることになる。
ところが、端面に誘電体膜が形成された光ファイバを他の部材に半田付けする場合、周囲に配置された光学素子の性能が、その表面に形成された水垢によって低下してしまうという問題を生じる。
すなわち、光ファイバの側面に形成された金属被覆上に半田を濡れ広げるためには、この金属被覆を十分に加熱しておく必要がある。この際、この金属被覆から伝導した熱によって、光ファイバの端面に形成された誘電体膜の温度が上昇すると、この誘電体膜に含まれていた水分の蒸発が促進される。そして、誘電体膜から蒸発した水分は、周囲に配置された光学素子の表面で凝縮する。このようにして生じた水滴には、環境中に散在していたダストや、光学素子の表面に付着していたダストなどが取り込まれている。これらのダストは、この光学素子の表面に水垢となって残留し、この光学素子の性能を低下させる。
例えば、半導体レーザモジュールにおいては、上述したように、半導体レーザ素子の出射端面と対向する光ファイバの入射端面に誘電体膜が形成されている。このため、光ファイバを半導体レーザモジュールの筐体に半田付けすると、上述した水垢が半導体レーザ素子の出射端面に形成されることになる。半導体レーザ素子の出射端面に形成された水垢は、その半導体レーザ素子の出射効率を低下させたり、その半導体レーザ素子の温度を上昇させたりすることによって、その半導体レーザ素子の性能を低下させる。
このような問題に対する対策としては、光ファイバの端面に水分が吸着し難い誘電体膜を形成すること（特許文献１〜２参照）や、金属被覆を加熱する直前に誘電体膜を加熱乾燥することなどが挙げられる。しかしながら、前者の対策を施す場合、誘電体膜の材料選択の自由度が低下したり、誘電体膜の形成に要するコストが上昇したりするといった問題を招来する。また、後者の対策を施す場合、金属被覆上に半田を濡れ広げることが困難になるという問題を生じる。何故なら、加熱乾燥の際に誘電体膜から伝導した熱によって、この金属被覆の温度が上昇し、この金属被覆の酸化が促進されるからである。また、後者の対策を施す場合、光ファイバの樹脂被覆の変色が促進されるという問題が生じることもある。
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属被覆及び樹脂被覆の温度上昇を招来することなく、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に含まれる水分を除去する除去方法を実現することにある。また、そのような除去方法を利用して、光ファイバの半田付け方法、及び、半導体レーザモジュールの製造方法を改良することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る除去方法は、光ファイバの一方の端面に形成された誘電体膜に含まれる水分を除去する除去方法であって、他方の端面から上記光ファイバに近赤外光を入射させ、該近赤外光によって上記誘電体膜に含まれる水分を加熱する加熱工程を含んでいる、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、金属被覆及び樹脂被覆の温度上昇を招来することなく、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に含まれる水分を除去することができる。
本発明に係る除去方法において、上記加熱工程は、周辺大気よりも露点が低い乾燥雰囲気下で実施される、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記加熱工程を周辺大気中で実施する場合と比べて、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に再吸着される水分量を抑えることができる。
本発明に係る除去方法において、上記加熱工程は、周辺大気よりも露点が低く、かつ、周辺大気よりも酸素濃度が低い乾燥雰囲気下で実施される、ことが好ましい。
上記の構成によれば、光ファイバを他の部材に半田付けする半田付け工程を上記加熱工程の後に実行する場合、半田の酸化を防止することができる。
上記課題を解決するために、本発明に係る半田付け方法は、一方の端面に誘電体膜が形成された光ファイバを他の部材に半田付けする半田付け方法であって、上記誘電体膜に含まれる水分を上記除去方法を用いて除去する除去工程と、上記除去工程を実施した後に上記光ファイバを上記他の部材に半田付けする半田付け工程と、を含んでいる、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に含まれる水分によって、周囲の光学素子の表面に水垢が形成されることを防止できる。
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザモジュールの製造方法は、半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子の出射端面に対向する入射端面に誘電体膜が形成された光ファイバと、を備えた半導体レーザモジュールの製造方法であって、上記誘電体膜に含まれる水分を上記除去方法を用いて除去する除去工程と、上記除去工程を実施した後に上記光ファイバを当該半導体レーザモジュールの筐体に半田付けする半田付け工程と、を含んでいる、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に含まれる水分によって、半導体レーザ素子の出射端面に水垢が形成されることを防止できる。
本発明に係る除去方法によれば、金属被覆及び樹脂被覆の温度上昇を招来することなく、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に含まれる水分を除去することができる。また、本発明に係る半田付け方法によれば、周囲の光学素子の表面に水垢を生じさせることなく、光ファイバを他の部材に半田付けすることができる。また、本発明に係る製造方法によれば、半導体レーザ素子の出射端面に水垢を生じさせることなく、半導体レーザモジュールを製造することができる。
〔水分の除去方法〕
本発明に係る除去方法の一実施形態について、図１を参照して説明する。
本発明に係る除去方法の一実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係る除去方法は、光ファイバ１０の端面１１ａに形成された誘電体膜１２に含まれる水分を除去する除去方法である。図１は、この光ファイバ１０の斜視図である。
光ファイバ１０は、コア１０ａとコア１０ａを取り囲むクラッド１０ｂとからなる断面構造を有するシングルクラッドファイバである。また、光ファイバ１０の一方の端面（以下「第１の端面」とも記載）１１ａには、誘電体膜１２が形成されており、また、光ファイバ１０の側面には、金属被覆１３と樹脂被覆１４とが形成されている。
誘電体膜１２は、複数の誘電体膜が積層されてなる誘電体多層膜であり、光ファイバ１０に入射すべき光が第１の端面１１ａで反射されることを防止する反射防止膜として利用される。誘電体膜１２の材料としては、例えば、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＢａＦ２、ＣｅＦ３などのフッ化物系、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ、ＴｉＯ２、Ｇｄ２Ｏ３などの酸化物系、ＺｒＯ２／ＴｉＯ２（９０：１０）、ＺｒＯ２／ＴｉＯ２（５０：５０）、ＺｒＯ２／Ｔａ２Ｏ５（７０：３０）、ＴｉＯ２／Ｔａ２Ｏ５（７０：３０）などの混合物系、ＦＺ−２などの化合物系の材料が挙げられる。
金属被覆１３は、光ファイバ１０を他の部材に半田付けする際に、半田を濡れ広げるための構成であり、例えば、金により構成される。金属被覆１３は、メッキなどのメタライズ加工により形成されるものであり、「メタライズ」と呼称されることもある。樹脂被覆１４は、光ファイバ１０を保護するための構成であり、例えば、紫外線硬化型樹脂やシリコーン樹脂などによって構成される。
本実施形態に係る除去方法においては、誘電体膜１２に含まれる水分を除去する。このため、他方の端面（以下「第２の端面」とも記載する）１１ｂから光ファイバ１０のコア１０ａに近赤外光Ｌを入射させる。ここで、近赤外光とは、波長が０．７μｍ以上２．５μｍ以下の光のことを指す。近赤外光を生成する光源（不図示）としては、例えば、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）やＬＤ（Laser Diode）などを用いればよい。
第２の端面１１ｂから光ファイバ１０に入射した近赤外光Ｌは、光ファイバ１０のコア１０ａを伝播し、第１の端面１１ａに到達する。そして、第１の端面１１ａに到達した近赤外光Ｌは、誘電体膜１２に含まれる水分に吸収される。何故なら、水の吸収スペクトルは、近赤外光の波長帯域（０．７μｍ以上２．５μｍ以下）に複数のピークを有しているからである。
誘電体膜１２に含まれる水分に吸収された近赤外光Ｌは、この水分の温度を上昇させ、この水分の蒸発を促進する。その結果、誘電体膜１２に含まれる水分が速やかに除去される。このような近赤外光Ｌによる加熱を乾燥雰囲気下で実施すれば、大気中の水分が誘電体膜１２に再吸着することを抑制できる。
ここで、第２の端面１１ｂから光ファイバ１０に入射した近赤外光Ｌは、クラッド１０ｂに漏れ出すことなくコア１０ａを伝播する。このため、光ファイバ１０の表面に形成された金属被覆１３及び樹脂被覆１４が、第２の端面１１ｂから光ファイバ１０に入射した近赤外光Ｌによって加熱されることはない。したがって、近赤外光Ｌにより誘電体膜１２に含まれる水分を加熱する際の副作用として、金属被覆１３の酸化が促進されたり、樹脂被覆１４の変色が促進されたりすることはない。なお、近赤外光Ｌによって誘電体膜１２において生じた熱は、光ファイバ１０を介して金属被覆１３及び樹脂被覆１４へと伝導する。しかしながら、近赤外光Ｌにより誘電体膜１２に含まれる水分を加熱する時間が短時間（例えば１秒以下）であれば、金属被覆１３及び樹脂被覆１４において有意な温度上昇が生じることはない。また、金属被覆１３及び樹脂被覆１４において有意な温度上昇を生じさせないためには、近赤外光Ｌとしてパルス状の近赤外光を用いることも有効である。
なお、本実施形態においては、近赤外光Ｌを光ファイバ１０のコア１０ａに入射させる構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、光ファイバ１０のクラッド１０ｂに入射する近赤外光Ｌのパワーが十分に小さく、金属被覆１３及び樹脂被覆１４において考慮に値する温度上昇が生じさせることがなければ、近赤外光Ｌの一部が光ファイバ１０のクラッド１０ｂに入射する構成を採用してもよい。
また、本実施形態においては、シングルクラッドファイバを対象としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、２層以上のクラッドを有するマルチクラッドファイバを対象としてもよい。この場合、近赤外光を最外殻クラッドに入射させないか、又は、最外殻クラッドに入射する近赤外光のパワーを十分に小さくするとよい。これにより、金属被覆及び樹脂被覆において考慮に値する温度上昇を生じさせることなく、光ファイバの端面に形成された誘電体膜に含まれる水分を除去することができる。
なお、近赤外光Ｌを生成するＳＬＤやＬＤなどの光源は、光ファイバと共にモジュール化されたものであることが好ましい。何故なら、光源と光ファイバ１０との接続は、精密な調心を要する困難な作業であるが、その光源を備えたモジュールから引き出された光ファイバ（以下、「モジュールファイバ」と記載）と光ファイバ１０との接続は、精密な調心を要さない容易な作業だからである。なお、モジュールファイバと光ファイバ１０とを接続する方法としては、それらの端面同士を融着する方法や、それらの端面同士を付き合わせ、フェルールなどの把持部材で把持する方法などが挙げられる。
また、モジュール化された光源を用いる場合、そのモジュールが備えるモジュールファイバのコア径を、光ファイバ１０のコア径よりも小さく設定することが好ましい。モジュールファイバのコア径が光ファイバ１０のコア径よりも大きい場合、モジュールファイバのコアを伝播した近赤外光の一部が接続点において光ファイバ１０のクラッド１０ｂに入射し、金属被覆１３及び樹脂被覆１４を加熱する可能性がある。これに対して、モジュールファイバのコア径が光ファイバ１０のコア径よりも小さい場合、簡単な調心でこのような可能性を排除することができる。
〔光ファイバの半田付け方法〕
本発明に係る半田付け方法の一実施形態について、図２〜図３を参照して説明する。
本発明に係る半田付け方法の一実施形態について、図２〜図３を参照して説明する。
本実施形態に係る半田付け方法は、光ファイバ１０を部材２０に半田付けする半田付け方法である。図２は、この光ファイバ１０及び部材２０の斜視図である。
光ファイバ１０は、図１に示す光ファイバ１０と同様のシングルクラッドファイバであり、図２に示すように、半田３０によって部材２０に半田付けされる。このため、光ファイバ１０に部材２０上に位置する部分には、金属被覆１３が形成されている。
光ファイバ１０の半田付けに際しては、溶融状態にある半田３０を濡れ広げるために、金属被覆１３を加熱する必要がある。この際、周囲の光学素子の表面に水垢が生じることを回避するべく、本実施形態に係る半田付け方法においては、以下に説明するように、光ファイバ１０の端面１１ａに形成された誘電体膜１２に含まれる水分を除去する。
図３は、本実施形態に係る半田付け方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態に係る半田付け方法は、図３に示すように、水分除去工程Ｓ１１と、半田付け工程Ｓ１２とを含んでいる。
水分除去工程Ｓ１１は、光ファイバ１０の第１の端面１１ａに形成された誘電体膜１２に含まれる水分を除去する工程である。水分除去工程Ｓ１１は、第２の端面１１ｂから光ファイバ１０に近赤外光Ｌを入射させ、この近赤外光Ｌにより誘電体膜１２に含まれる水分を加熱することによって実現される。なお、近赤外光Ｌを用いた加熱によって、誘電体膜１２に含まれる水分を除去し得ることは上述したとおりである。
半田付け工程Ｓ１２は、光ファイバ１０を部材２０に半田付けする工程である。半田付け工程Ｓ１２は、（１）光ファイバ１０の金属被覆１３と部材２０とを加熱する工程と、（２）光ファイバ１０を埋設するように溶融状態にある半田３０を部材２０上に濡れ広げる工程と、（３）溶融状態にある半田３０を冷却（自然冷却を含む）する工程とを含み、これらの工程によって光ファイバ１０が部材２０に半田付けされる。
本実施形態に係る半田付け方法において注目すべきは、半田付け工程Ｓ１２を実施する前に、水分除去工程Ｓ１１を実施している点である。水分除去工程Ｓ１１を実施せずに半田付け工程Ｓ１２を実施した場合、半田付け工程Ｓ１２においては、誘電体膜１２が水分を含んだ状態で金属被覆１３が加熱されることになる。このため、誘電体膜１２から蒸発した水分によって、周囲の光学素子の表面に水垢が形成される懸念がある。一方、水分除去工程Ｓ１１を実施した後に半田付け工程Ｓ１２を実施した場合、半田付け工程においては、誘電体膜１２が乾燥した状態で金属被覆１３が加熱されることになる。このため、誘電体膜１２から蒸発した水分によって、周囲の光学素子の表面に水垢が形成される懸念がない。
なお、水分除去工程Ｓ１１及び半田付け工程Ｓ１２は、図３に示すように、乾燥雰囲気下で実施することが好ましい。水分除去工程Ｓ１１及び半田付け工程Ｓ１２を大気中で実施した場合には、水分除去工程Ｓ１１を実施してから半田付け工程Ｓ１２を実施するまでの間に大気中の水分が誘電体膜１２に再吸着される虞があるが、水分除去工程Ｓ１１及び半田付け工程Ｓ１２を乾燥雰囲気下で実施した場合には、このような再吸着を抑制できるからである。
ここで、乾燥雰囲気とは、周辺大気よりも露点が低い（含有する水分が少ない）雰囲気一般のことを指す。水分除去工程Ｓ１１及び半田付け工程Ｓ１２を実施する際の雰囲気が周辺大気よりも露点が低くなるように管理された状態にあれば、上述した効果が得られることは明らかであろう。より顕著な効果を得るためには、露点が−２０℃以下となる乾燥雰囲気を用いることが好ましい。例えば、水分除去工程Ｓ１１及び半田付け工程Ｓ１２を露点が−２０℃以下となる乾燥雰囲気下で実施する場合、水分除去工程Ｓ１１を実施してから１時間以内に半田付け工程Ｓ１２を実施すれば、周囲の光学素子の表面に水垢が生じる虞はない。
更に言うと、水分除去工程Ｓ１１及び半田付け工程Ｓ１２を実施する際の乾燥雰囲気は、窒素雰囲気やアルゴン雰囲気など、周辺大気よりも酸素濃度が低い乾燥雰囲気であることが好ましい。何故なら、周辺大気よりも酸素濃度が低い乾燥雰囲気下で半田付け工程Ｓ１２を実施した場合、周辺大気と酸素濃度が同じ乾燥雰囲気下で半田付け工程Ｓ１２を実施する場合と比べて、半田の酸化を抑制することができるからである。より顕著な効果を得るためには、水分除去工程Ｓ１１及び半田付け工程Ｓ１２を実施する際の乾燥雰囲気として、酸素濃度が５００ｐｐｍ以下の乾燥雰囲気を用いることが好ましく、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下の乾燥雰囲気を用いることが更に好ましい。
〔半導体レーザモジュールの製造方法〕
本発明に係る製造方法の一実施形態について、以下、図４〜図６を参照して説明する。
本発明に係る製造方法の一実施形態について、以下、図４〜図６を参照して説明する。
本実施形態に係る製造方法は、半導体レーザモジュール４０を製造する製造方法である。図４は、この半導体レーザモジュール４０の斜視図である。図５は、この半導体レーザモジュール４０が備えている光ファイバ１０の側面図である。なお、図５においては、光ファイバ１０の他に、半導体レーザモジュール４０を構成する光ファイバ１０以外の部材を点線で併記している。
半導体レーザモジュール４０は、図４に示すように、光ファイバ１０の他に、筐体４１、レーザマウント４２、半導体レーザ素子４３、電極棒４４ａ〜ｂ、及びファイバマウント４５を備えている。なお、図４においては、半導体レーザモジュール４０の内部構成を明らかにするために、筐体４１を構成する天板と側板のうちの１つとを省略している。
筐体４１は、半導体レーザ素子４３を収容するための直方体状のケースである。光ファイバ１０は、筐体４１の前側板に設けられた挿通パイプ４１ａを介して筐体４１の内部に引き込まれる。また、電極棒４４ａ〜ｂは、筐体４１の後側板に設けられた貫通孔を介して筐体４１の内部に引き込まれる。
レーザマウント４２は、半導体レーザ素子４３を載置するための台座であり、筐体４１の底板上に固定されている。このレーザマウント４２の上面には、互いに絶縁された２枚の金属板が形成されている。第１の金属板は、電極棒４４ａとワイヤボンディングされ、第２の金属板は、電極棒４４ｂとワイヤボンディングされている。
半導体レーザ素子４３は、レーザマウント４２の上面に載置される。この際、半導体レーザ素子４３の下面を第２の金属板と接合すると共に、半導体レーザ素子４３の上面を第１の金属板にワイヤボンディングすることによって、駆動電流の電流路が形成される。
ファイバマウント４５は、光ファイバ１０を載置するための台座であり、筐体４１の底板上に固定されている。ファイバマウント４５の高さは、半導体レーザ素子４３の出射端面が光ファイバ４１の入射端面と対向するように設定されている。
光ファイバ１０は、図１に示す光ファイバ１０と同様のシングルクラッドファイバであり、図５に示すように、半田４６ａ〜ｂによってファイバマウント４５及び挿通パイプ４１ａに半田付けされる。このため、光ファイバ１０のファイバマウント４５上に位置する部分と挿通パイプ４１ａ内に位置する部分とには、それぞれ、金属被覆１３ａ〜ｂが形成されている。
光ファイバ１０の半田付けに際しては、溶融状態にある半田４６ａを濡れ広げるために、金属被覆１３ａを加熱する必要がある。この際、半導体レーザ素子４３の出射端面に水垢が生じることを回避するべく、本実施形態に係る製造方法においては、以下に説明するように、光ファイバ１０の入射端面１１ａに形成された誘電体膜１２に含まれる水分を除去する。
図６は、本実施形態に係る製造方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態に係る製造方法は、図６に示すように、準備工程Ｓ２１と、水分除去工程Ｓ２２と、調心工程Ｓ２３と、半田付け工程Ｓ２４とを含んでいる。
準備工程Ｓ２１においては、（１）筐体４１へのレーザマウント４２及びファイバマウント４５の取り付け、（２）レーザマウント４２への半導体レーザ素子４３の取り付け、（３）筐体４１内への電極棒４４ａ〜ｂの引き込み、（４）レーザマウント４２と電極棒４４ａ〜ｂとのワイヤボンディング、（５）筐体４１内への光ファイバ１０の引き込み等の工程が実施される。なお、筐体４１内への光ファイバ１０の引き込みは、後述する水分除去工程Ｓ２２の後に実施してもよい。
水分除去工程Ｓ２２は、光ファイバ１０の入射端面１１ａに形成された誘電体膜１２に含まれる水分を除去する工程である。水分除去工程Ｓ２２は、出射端面１１ｂから光ファイバ１０に近赤外光Ｌを入射させ、この近赤外光Ｌにより誘電体膜１２に含まれる水分を加熱することによって実現される。近赤外光Ｌを用いた加熱によって、誘電体膜１２に含まれる水分を除去し得ることは上述したとおりである。なお、近赤外光Ｌの波長は、半導体レーザ素子４３の発振波長よりも長いため、半導体レーザ素子４３から出力されるレーザ光よりも１光子あたりのエネルギーが小さい。したがって、半導体レーザ素子４３が近赤外光Ｌを吸収して発熱する虞はない。
ここで、水分除去工程Ｓ２２は、光ファイバ１０の入射端面１１ａが半導体レーザ素子４３の出射端面から１ｍｍ以上離隔した状態で実施することが好ましい。これは、水分除去工程Ｓ２２において誘電体膜１２から除去された水分が半導体レーザ素子４３の出射端面に付着することをより効果的に防止するためである。
調心工程Ｓ２３は、半導体レーザ素子４３の出射端面に対する光ファイバ１０の入射端面１１ａの相対位置を、結合効率が最大となるように調整する工程である。調心工程Ｓ２３は、例えば、光ファイバ１０の出力パワー（出射端面１１ｂから出力されるレーザ光のパワー）の測定と、光ファイバ１０の入射端面１１ａを移動とを、出力パワーが最大となるまで繰り返すことによって実現される。
半田付け工程Ｓ２４は、光ファイバ１０をファイバマウント４５及び挿通パイプ４１ａに半田付けする工程である。半田付け工程Ｓ２４は、（ａ１）光ファイバ１０の金属被覆１３ａとファイバマウント４５とを加熱する工程、（ａ２）光ファイバ１０を埋設するように溶融状態にある半田４６ａをファイバマウント４５上に濡れ広げる工程、（ａ３）溶融状態にある半田４６ａを冷却（自然冷却を含む）する工程とを含み、これらの工程によって光ファイバ１０がファイバマウント４５に半田付けされる。また、半田付け工程Ｓ２４は、（ｂ１）光ファイバ１０の金属被覆１３ｂと挿通パイプ４１ａとを加熱する工程、（ｂ２）光ファイバ１０を埋設するように溶融状態にある半田４６ｂを挿通パイプ４１ａ内に濡れ広げる工程、（ｂ３）溶融状態にある半田４６ｂを冷却（自然冷却を含む）する工程とを含み、これらの工程によって光ファイバ１０が挿通パイプ４１ａに半田付けされる。
本実施形態に係る製造方法において注目すべきは、半田付け工程Ｓ２４を実施する前に、水分除去工程Ｓ２２を実施している点である。水分除去工程Ｓ２２を実施せずに半田付け工程Ｓ２４を実施した場合、半田付け工程Ｓ２４においては、誘電体膜１２が水分を含んだ状態で金属被覆１３ａ〜ｂが加熱されることになる。このため、誘電体膜１２から蒸発した水分によって、半導体レーザ素子４２の出射端面に水垢が形成される懸念がある。一方、水分除去工程Ｓ２２を実施した後に半田付け工程Ｓ２４を実施した場合、半田付け工程Ｓ２４においては、誘電体膜１２が乾燥した状態で金属被覆１３ａ〜ｂが加熱されることになる。このため、誘電体膜１２から蒸発した水分によって、半導体レーザ素子４２の出射端面に水垢が形成される懸念がない。
また、水分除去工程Ｓ２２から半田付け工程Ｓ２４までの各工程は、図６に示すように、乾燥雰囲気下で実施することが好ましい。水分除去工程Ｓ２２から半田付け工程Ｓ２４までの各工程を大気中で実施した場合には、水分除去工程Ｓ２２を実施してから半田付け工程Ｓ２４を実施するまでの間に大気中の水分が誘電体膜１２に再吸着される虞があるが、水分除去工程Ｓ２２から半田付け工程Ｓ２４までの各工程を乾燥雰囲気下で実施した場合には、このような再吸着を抑制できるからである。なお、水分除去工程Ｓ２２から半田付け工程Ｓ２４までの各工程を露点が−２０℃以下となる乾燥雰囲気下で実施する場合、水分除去工程Ｓ２２を実施してから１時間以内に半田付け工程Ｓ２４を実施すれば、半導体レーザ素子４２の出射端面に水垢が生じることを回避することができる。
なお、本実施形態においては、半導体レーザ素子４３を、レーザマウント４２を介して筐体４１の底板に固定する構成を採用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、レーザマウント４２を省略し、半導体レーザ素子４３を筐体４１の底板に直接固定する構成を採用してもよい。同様に、本実施形態においては、光ファイバ１０を、ファイバマウント４５を介して筐体４１の底板に固定する構成を採用しているが、これに限定されるものではない。すなわち、ファイバマウント４５を省略し、光ファイバ１０を筐体４１の底板に直接固定する構成を採用してもよい。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は、光ファイバを備えた各種装置の製造に利用することができる。特に、半導体レーザモジュールの製造に好適に利用することができる。
１０ 光ファイバ
１０ａ コア
１０ｂ クラッド
１１ａ 第１の端面（一方の端面、入射端面）
１１ｂ 第２の端面（他方の端面、出射端面）
１２ 誘電体膜
１３ 金属被覆
１４ 樹脂被覆
２０ 部材（他の部材）
４０ 半導体レーザモジュール
４３ 半導体レーザ素子
１０ａ コア
１０ｂ クラッド
１１ａ 第１の端面（一方の端面、入射端面）
１１ｂ 第２の端面（他方の端面、出射端面）
１２ 誘電体膜
１３ 金属被覆
１４ 樹脂被覆
２０ 部材（他の部材）
４０ 半導体レーザモジュール
４３ 半導体レーザ素子
Claims (5)
- 光ファイバの一方の端面に形成された誘電体膜に含まれる水分を除去する除去方法であって、
他方の端面から上記光ファイバに近赤外光を入射させ、該近赤外光によって上記誘電体膜に含まれる水分を加熱する加熱工程を含んでいる、
ことを特徴とする除去方法。 - 上記加熱工程は、周辺大気よりも露点が低い乾燥雰囲気下で実施される、
ことを特徴とする請求項１に記載の除去方法。 - 上記加熱工程は、周辺大気よりも露点が低く、かつ、周辺大気よりも酸素濃度が低い乾燥雰囲気下で実施される、
ことを特徴とする請求項２に記載の除去方法。 - 一方の端面に誘電体膜が形成された光ファイバを他の部材に半田付けする半田付け方法であって、
上記誘電体膜に含まれる水分を請求項１又は２に記載の除去方法を用いて除去する除去工程と、上記除去工程を実施した後に上記光ファイバを上記他の部材に半田付けする半田付け工程と、を含んでいる、
ことを特徴とする半田付け方法。 - 半導体レーザ素子と、上記半導体レーザ素子の出射端面に対向する入射端面に誘電体膜が形成された光ファイバと、を備えた半導体レーザモジュールの製造方法であって、
上記誘電体膜に含まれる水分を請求項１又は２に記載の除去方法を用いて除去する除去工程と、上記除去工程を実施した後に上記光ファイバを当該半導体レーザモジュールの筐体に半田付けする半田付け工程と、を含んでいる、
ことを特徴とする半導体レーザモジュールの製造方法。
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