JP6502409B2 - 光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、光モジュールに関する。
光モジュールの一つとして、レーザダイオードから出射する光が光ファイバを介して出射するものが知られている。この光モジュールでは、筐体内から筐体外に光ファイバが導出されており、筐体内には、レーザダイオード、ミラー、レンズ、光ファイバ等の光学部品が配置されている。それぞれのレーザダイオードから出射する光は、集光された後に光ファイバに入射して、筐体外において光ファイバから出射する。
例えば下記特許文献１には、階段状に形成されたマウント上に配置される複数のレーザダイオードと、それぞれのレーザダイオードに対応して設けられるミラーと、それぞれのミラーで反射された光を集光して光ファイバに入射させる集光レンズと、を備える光モジュールが開示されている。
また、下記特許文献２には、同一平面上に配置される複数のレーザダイオードと、それぞれのレーザダイオードから出射される光をコリメートするコリメート装置と、コリメートされた光の方向を変える回折格子と、それぞれの回折格子で向きを変えられた光を集光して光ファイバに入射させる集光レンズと、を備える光モジュールが開示されている。このような光モジュールに備えられるレーザダイオードは、当該レーザダイオードが配置される面に対して垂直方向に半導体層が積層されてなる。よって、このレーザダイオードから出射される光は、複数のレーザダイオードが配置される面に平行な方向がスロー軸方向とされる。また、下記特許文献２に記載の光モジュールでは、複数のレーザダイオードが配置される面に平行な面内において、それぞれのレーザダイオードから集光レンズまで光が伝搬する。よって、この光モジュールでは、複数のレーザダイオードから出射される光がスロー軸方向に並んで集光レンズに入射する。
米国特許第６１２４９７３号明細書 特開２０１５−７２９５６号公報
上記のような光モジュールでは、レーザダイオードが発する熱はマウントを介してヒートシンクへと伝えられる。ここで、上記特許文献１に記載の光モジュールのように階段状に形成されたマウント上に複数のレーザダイオードが配置される場合、各レーザダイオードで放熱経路の長さに差が生じる。このため、各レーザダイオードのジャンクション温度に差が生じやすくなる。各レーザダイオードのジャンクション温度に差が生じる場合、各レーザダイオードの寿命に差が生じ、光モジュールの信頼性設計が複雑になるという懸念がある。
また、上記特許文献２に記載の光モジュールでは、上記のように複数のレーザダイオードから出射される光がスロー軸方向に並べられる。しかし、レーザダイオードから出射される光はファスト軸に比べてスロー軸方向にコリメートされ難い。このため、上記特許文献２に記載された光モジュールでは、複数のレーザダイオードから出射される光を狭い領域に集光させ難く、高出力化が難しいという懸念がある。
そこで、本発明は、信頼性設計の複雑化が抑制され、高出力化された光を出射し得る光モジュールを提供することを目的とする。
本発明の光モジュールは、同一平面上に配置される複数の発光素子と、それぞれの前記発光素子から出射されるそれぞれの光を反射する複数のミラーと、を備え、前記複数のミラーは、それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光を前記平面に対して傾斜した方向に反射して互いにファスト軸方向に並べることを特徴とする。
上記光モジュールでは、それぞれの発光素子が同一平面上に配置されることによって、それぞれの発光素子から放出される熱の放熱経路の長さを揃え易くなる。このため、上記光モジュールは、それぞれの発光素子のジャンクション温度に差が生じることを抑制し、信頼性設計の複雑化が抑制され得る。また、上記光モジュールでは、複数の発光素子から出射される光が反射によりファスト軸方向に並べられることによって、複数の発光素子から出射される光が空間的に密に集められ得る。このため、上記光モジュールは、高出力化された光を出射し得る。
また、それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光がそれぞれの前記ミラーに入射する方向とそれぞれの前記ミラーで反射されて出射する方向との成す角θが、０°より大きく９０°より小さいことが好ましい。
このようにそれぞれの発光素子から出射するそれぞれの光が所定の角度で反射されることによって、複数の発光素子から出射される光を反射によりファスト軸方向に並べ易くなる。
また、少なくとも一つの前記ミラーで反射された光は、ファスト軸方向において少なくとも一つの他の前記ミラーと重なることが好ましい。
このようにミラーで反射された反射光を他のミラーと重なるようにして伝搬させることにより、発光素子とミラーとの間隔を狭める等して光モジュールを小型化し得る。
また、それぞれの前記ミラーで反射される光は、それぞれの前記ミラーに入射する光のファスト軸方向から見て前記複数のミラーが並列される方向に反射されることが好ましい。
このようにしてそれぞれのミラーで光が反射されることによって、それぞれのミラーで反射されるそれぞれの光がスロー軸方向に互いにずれることが抑制され得る。このため、それぞれのミラーで反射されるそれぞれの光が狭い領域に集光され得る。
また、前記複数のミラーは、それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光を伝搬方向が互いに平行となるように反射することが好ましい。
このように光が反射されることによって、これらの光を集光レンズで集光して光ファイバに入射させる際に、高い結合効率を得やすくなる。
あるいは、前記複数のミラーで反射された光が入射する集光レンズを更に備え、それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光は、前記複数のミラーによってファスト軸方向において互いに近づくように反射され、前記集光レンズによって一点に集光されることも好ましい。
このようにして互いに近づくように反射された光を集光レンズで集光することによって、焦点位置を集光レンズに近付け易くなる。このため、光モジュールを小型化し得る。
あるいはまた、前記複数のミラーで反射された光が入射する集光レンズを更に備え、それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光は、前記複数のミラーによってファスト軸方向において互いに離れるように反射され、前記集光レンズによって一点に集光されることも好ましい。
このように互いに離れるように複数のミラーで反射された光が集光レンズに入射するとき、集光レンズの外周側すなわち集光レンズの光軸から離れた位置に入射する光の入射角を大きくすることができる。このように集光レンズに光が入射することによって、集光レンズで集光される光の収差が小さくされ得る。
また、前記複数のミラーで反射された光が入射する集光レンズと、前記複数のミラーと前記集光レンズとの間に配置される光屈折部材と、を更に備え、前記光屈折部材は、前記複数のミラーによって反射されたそれぞれの光の伝搬方向が前記集光レンズの光軸に対して平行に近づくように光を屈折させることが好ましい。
このような光屈折部材が備えられることによって、ミラーで反射された光の伝搬方向と集光レンズの光軸とが非平行である場合であっても、集光レンズの光軸に平行な光を集光レンズに入射させ易くなる。このため、複数のミラーで反射された光を集光するための集光レンズの設計及び配置の自由度が向上され得る。
あるいは、前記複数のミラーで反射された光が入射する集光レンズを更に備え、前記集光レンズは、前記複数のミラーによって反射された光が入射する領域の中心における光の入射方向と前記集光レンズの光軸とが互いに平行となるように配置されることも好ましい。
このように集光レンズが配置されることによって、上記のような光屈折部材を用いずに、光軸に平行な光を集光レンズに入射させ易くなる。
また、前記複数のミラーで反射された光が入射する光ファイバを更に備え、前記光ファイバのうち光が入射する側の端面は、前記光ファイバに入射する光の伝搬方向が前記光ファイバの光軸と平行な方向に近づくように光を屈折させる傾斜面を有することが好ましい。
光ファイバの端面にこのような傾斜面が形成されることによって、光ファイバのコアを伝搬する光の伝搬方向を光ファイバの光軸に対して平行に近い方向とすることができるので、光がコアから漏れ出ることが抑制され得る。
また、前記ミラーは他の部材に固定される固定面を有し、前記固定面は前記他の部材のうち前記ミラーが固定される面に対して平行とされることが好ましい。
このようにミラーの固定面が形成されることによって、ミラーの固定面と他の部材とを固定する接着剤を均一な厚さとし得る。このため、温度や湿度の変化等によって接着剤の体積が変化する場合にミラーの反射面が傾くことが抑制され、ミラーによる光の反射方向が変化することが抑制され得る。
以上のように、本発明によれば、信頼性設計の複雑化が抑制され、高出力化された光を出射し得る光モジュールが提供される。
本発明の第１実施形態に係る光モジュールを示す斜視図である。 図１に示す光モジュールの蓋体を外した図である。 図２に示すIII−III線に沿った光モジュールの断面図である。 図２に示すミラーによって反射される光の光路を示す平面図である。 図２に示すミラーによって反射される光の光路を示す側面図である。 図２に示す集光レンズの入射面に入射する光の広がりを示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光モジュールを図５と同様の視点で示す図である。 本発明の第３実施形態に係る光モジュールを図５と同様の視点で示す図である。 図８に示す光ファイバの端部を拡大して示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る光モジュールを図４と同様の視点で示す図である。
以下、本発明に係る光モジュールの好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る光モジュールを示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の光モジュール１は、ベースプレート２及び蓋体３から成る筐体と、筐体内に固定される後述の光学部品と、一部の光学部品に電力を供給するコネクタ４１とを備えている。
図２は、図１に示す光モジュール１の蓋体３を外した図である。図２では、レーザダイオード１１から出射する光の光路が破線で示されている。また、図３は、図２に示すIII−III線に沿った光モジュール１の断面図である。
ベースプレート２は、筐体の底板となる底面が平面状のプレートであり、本実施形態では図２及び図３に示すように平板状の部材である。ベースプレート２は金属から成り、ベースプレート２を構成する金属としては銅やステンレススチール等を挙げることができる。ベースプレート２には外周部に複数のねじ孔２７が形成されている。
ベースプレート２上には、はんだ７によってサブマウント４が固定されている。サブマウント４は、平板状の基板であり、ベースプレート２よりも線膨脹係数が小さな材料から成る。例えば、ベースプレート２が銅から成る場合、サブマウント４は窒化アルミからなる。このようにサブマウント４が小さい線膨脹係数の材料から成ることによって、サブマウント４上に配置される光学部品が発する熱によるサブマウント４の膨張によって光モジュール１の光学的特性が変化することが抑制され得る。
サブマウント４上には、光ファイバ５０を含む光学部品が固定されている。本実施形態の光学部品は、発光素子であるレーザダイオード１１、コリメートレンズ１６、ミラー１３、光屈折部材１７、集光レンズである第１集光レンズ１４及び第２集光レンズ１５、光ファイバ５０を含んで構成される。
それぞれのレーザダイオード１１は、活性層を含む複数の半導体層が積層されて成るファブリペロー構造を有する素子であり、例えば波長が９００ｎｍ帯のレーザ光を出射する。また、それぞれのレーザダイオード１１は、同一平面上に配置される。本実施形態では、それぞれのレーザダイオード１１の活性層が一つの仮想の平面と重なるように、複数のレーザダイオード１１が配置される。また、本実施形態では、それぞれのレーザダイオード１１は、レーザマウント１２上にはんだ等により固定されており、レーザマウント１２を介してサブマウント４上に固定されている。レーザマウント１２は、レーザダイオード１１の高さを調整するための台であり、それぞれのレーザマウント１２は、サブマウント４における外周側の位置に例えばはんだ付け等により固定されている。なお、このようにレーザマウント１２がサブマウント４と別体とされて、レーザマウント１２がサブマウント４上に固定されても良いが、レーザマウント１２がサブマウント４と一体に成型されても良い。或いは、レーザダイオード１１の高さ調整が不要の場合、このレーザマウント１２は省略されても良い。
コリメートレンズ１６は、それぞれのレーザダイオード１１に対応してレーザマウント１２上に配置されている。コリメートレンズ１６は、レーザダイオード１１から出射する光のファスト軸方向の光、スロー軸方向の光をコリメートするレンズであり、一般的にファスト軸方向の光をコリメートするレンズとスロー軸方向の光のコリメートするレンズとの組み合わせからなる。またコリメートレンズ１６は、レーザダイオード１１と共にレーザマウント１２上に接着等により固定されている。なお、上記のようにレーザマウント１２が省略される場合、コリメートレンズ１６は、レーザダイオード１１と共にサブマウント４上に固定される。
それぞれのミラー１３はそれぞれのレーザダイオード１１における光の出射方向側に設けられ、一つレーザダイオード１１に対して一つのミラー１３が設けられる。よって、ミラー１３は、レーザダイオード１１から出射してコリメートされた光を直接反射することができる。また、本実施形態では、複数のミラー１３は、複数のレーザダイオード１１の並列方向と平行に並列される。
図３に示すように、それぞれのミラー１３は、レーザダイオード１１からの光を反射する反射面１３ｒとサブマウント４に固定される固定面１３ｆとを有する。また、それぞれのミラー１３において、反射面１３ｒと固定面１３ｆとの成す角は鋭角とされる。このため、固定面１３ｆがサブマウント４の表面４ｆに対して平行となるようにミラー１３が配置されることによって、反射面１３ｒはサブマウント４の表面４ｆの法線に対して傾斜した傾斜面とされる。それぞれのミラー１３が上記のように傾斜した反射面１３ｒを有しており、後に詳述するように、複数のミラー１３は、それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光を互いにファスト軸方向に並ぶように反射することができる。また、本実施形態では、それぞれのミラー１３で反射される光が他のミラー１３に遮られることが抑制され得るように複数のミラー１３が配置されている。例えば、それぞれのミラー１３で反射される光の９５％以上が他のミラー１３で遮られないことが好ましい。
本実施形態のミラー１３は、例えば誘電体多層膜からなる反射膜によって反射面１３ｒが表面に形成されたガラス体であり、固定面１３ｆがサブマウント４の表面４ｆに接着剤により固定されている。このようなミラー１３は、例えば直方体状のガラス体のうち固定面１３ｆが形成される側の面を斜めに削った後に反射膜を形成することによって得られる。なお、反射面１３ｒは金属膜によって形成されても良く、ミラー１３はプリズムから構成されても良い。
光屈折部材１７は、複数のミラー１３と第１集光レンズ１４との間に備えられ、サブマウント４に接着により固定されている。光屈折部材１７は、複数のミラー１３によって反射されたそれぞれの光の伝搬方向が第１集光レンズ１４の光軸に対して平行に近づくように光を屈折させる。本実施形態の光屈折部材１７は、ミラー１３側の面と第１集光レンズ１４側の面とが非平行に形成されている。光屈折部材１７はサブマウント４に固定される底面を有し、光屈折部材１７のうち第１集光レンズ１４側となる面は底面に対して垂直に形成され、ミラー１３側となる面は底面との成す角が鋭角となるように形成されている。このため、光屈折部材１７の底面がサブマウント４の表面４ｆと平行に固定された状態において、複数のミラー１３で反射された光が光屈折部材１７に入射してから透過するまでの距離は、サブマウント４から離れるに従って小さくなる。このような光屈折部材１７は、ウェッジ基板であり、例えばガラスから成る。
第１集光レンズ１４及び第２集光レンズ１５は、それぞれシリンドリカルレンズから成り、サブマウント４に接着により固定されている。第１集光レンズ１４は、それぞれのミラー１３で反射される光をファスト軸方向に集光し、第２集光レンズ１５は、第１集光レンズ１４から出射する光をスロー軸方向に集光する。本実施形態では、第１集光レンズ１４及び第２集光レンズ１５は、第１集光レンズ１４の光軸及び第２集光レンズ１５の光軸が複数のレーザダイオード１１が配置される面と平行となるように配置される。また、本実施形態では、第１集光レンズ１４の光軸と第２集光レンズ１５の光軸とが一直線上となるように第１集光レンズ１４及び第２集光レンズ１５が配置される。さらに、第１集光レンズ１４は、複数のミラー１３によって反射された光が光屈折部材１７を介して入射する領域の中心における光の入射方向と第１集光レンズ１４の光軸とが平行となるように配置される。なお、これらの集光レンズから出射する光が所望の位置で集光しない場合には、他の集光レンズが更にサブマウント４上に配置されても良い。
光ファイバ５０は、パイプ状のホルダ５１に挿通されて、ホルダ５１に固定されている。本実施形態では、光ファイバ５０の光の入射端となる一端がホルダ５１から僅かに導出されている。ホルダ５１はファイバマウント５２に固定され、ファイバマウント５２はサブマウント４に固定されている。光ファイバ５０の一端は、第２集光レンズ１５から出射する光が、コアに入射可能な位置とされる。本実施形態では、光ファイバ５０は、光ファイバ５０の光軸が複数のレーザダイオード１１が配置される面と平行となるように配置される。なお、本実施形態では、光ファイバ５０はホルダ５１に接着剤やはんだ付けにより固定されており、ホルダ５１はファイバマウント５２に接着されることで固定され、ファイバマウント５２はサブマウント４に接着により固定されている。
コネクタ４１は、一対の棒状の導体から形成されており、それぞれの導体は一対のコネクタホルダ４２に固定されている。それぞれのコネクタホルダ４２は、サブマウント４に接着されて固定されている。コネクタ４１の一方の導体は、コネクタ４１に最も近いレーザダイオード１１と図示しない金線により接続されており、それぞれのレーザダイオード１１は図示しない金線によりデイジーチェーン接続されている。また、コネクタ４１から最も離れたレーザダイオード１１は、コネクタ４１の他方の導体に図示しない金線により接続されている。
蓋体３は、金属板がプレス加工されて成り、図１に示すように、トッププレート３１と、枠体３２と、鍔部３３とから成る。トッププレート３１は、筐体の天板となる部位であり、平板状の部材からなる。枠体３２は、トッププレート３１の周縁においてトッププレート３１に垂直に連結される部位である。また、枠体３２は、蓋体３がベースプレート２上に配置された状態で、サブマウント４及びサブマウント４上の光学部品等を囲む大きさとされる。また、枠体３２及び鍔部３３には、光ファイバ５０を筐体内から筐体外に導出するための切り欠き、および、コネクタ４１を筐体内から筐体外に導出するための切り欠きが形成されている。また、鍔部３３には複数のねじ孔が形成されており、これらのねじ孔とベースプレート２のそれぞれのねじ孔２７とにねじ２５が螺入されることにより、ベースプレート２と蓋体３とが固定される。
次に、光モジュール１の光学的な動作について説明する。
コネクタ４１からそれぞれのレーザダイオード１１に所望の電力が供給されると、図２に示すように、それぞれのレーザダイオード１１は、それぞれのレーザダイオード１１に対応するそれぞれのコリメートレンズ１６に向かって光を出射する。この光は、上記のように例えば波長が９００ｎｍ帯のレーザ光とされる。また、それぞれのレーザダイオード１１から出射される光は、ファスト軸方向が複数のレーザダイオード１１が配置される平面に対して直交する方向とされ、スロー軸方向が複数のレーザダイオード１１が並列される方向と平行な方向とされる。
それぞれのコリメートレンズ１６では、レーザダイオード１１から出射する光をコリメートして出射する。それぞれのコリメートレンズ１６から出射した光は、対応するそれぞれのミラー１３に入射する。それぞれのミラー１３は、入射する光を次に説明するように反射する。
図４は、図２に示すミラー１３によって反射される光の光路を示す平面図である。図５は、図２に示すミラー１３によって反射される光の光路を示す側面図である。図４及び図５では、光モジュール１に備えられる一部の部材のみが概略的に示されており、それぞれのレーザダイオード１１から出射する光の光路が破線で示されている。なお、第１集光レンズ１４及び第２集光レンズ１５は、図示しない台座を介してサブマウント４に固定されている。
本実施形態では、それぞれのミラー１３で反射される光は、それぞれのミラー１３に入射する光のファスト軸方向から見て複数のミラー１３が並列される方向に反射される。また、本実施形態のミラー１３の反射面１３ｒは上記のように傾斜しており、複数のミラー１３は、それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光をレーザダイオード１１が配置される平面、すなわちサブマウント４の表面４ｆに対して傾斜した方向に反射させることができる。それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光がそれぞれのミラー１３に入射する方向とそれぞれのミラー１３で反射されて出射する方向との成す角θは、０°より大きく９０°より小さくされる。このため、それぞれのミラー１３で反射される光は、図４及び図５に示すように、第１集光レンズ１４側の隣に配置される他のミラー１３のサブマウント４とは反対側の空間を伝搬する。このようにして、複数のミラー１３は、それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光を互いにファスト軸方向に並ぶように反射することができる。さらに、本実施形態では、複数のミラー１３は、それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光を伝搬方向が互いに平行となるように反射する。すなわち、それぞれのレーザダイオード１１から出射される光が互いに平行である場合、それぞれのミラー１３の反射面１３ｒはサブマウント４の表面４ｆに対して概ね同じ角度とされる。
上記のように複数のミラー１３で反射された光は、光屈折部材１７に入射する。光屈折部材１７に入射する光は、図５に示すように、複数のミラー１３によって反射されたそれぞれの光の伝搬方向が第１集光レンズ１４の光軸に対して平行に近づくように屈折する。したがって、第１集光レンズ１４には、光軸に対してほぼ平行な光が入射する。
図６は、図２に示す第１集光レンズ１４の入射面１４ｆに入射する光の広がりを示す図である。複数のレーザダイオード１１から出射されるそれぞれの光Ｌ１は、上記のように複数のミラー１３の反射により互いにファスト軸が揃うように並べられる。このため、第１集光レンズ１４の入射面１４ｆに入射するときにそれぞれの光Ｌ１は互いにファスト軸Ｆ方向に並べられている。なお、コリメートレンズ１６において、レーザダイオード１１から出射されるファスト軸Ｆ方向の光はシングルモードのためコリメートされ易く、スロー軸Ｓ方向の光はマルチモードのためファスト軸Ｆ方向の光に比べてコリメートされ難い。このため、図６に示すように、第１集光レンズ１４に入射する光Ｌ１は、スロー軸Ｓ方向に対してファスト軸Ｆ方向の広がりが小さな光とされる。
第１集光レンズ１４に入射する光は、上記のようにファスト軸方向が集光される。第１集光レンズ１４から出射する光は、第２集光レンズ１５に入射して、第２集光レンズ１５により光のスロー軸方向が集光される。第２集光レンズ１５により集光された光は、光ファイバ５０のコアに入射して、光ファイバ５０を伝搬する。こうして、光ファイバ５０の他端から光が出射する。
次に、光モジュール１の作用について説明する。
上記のように光モジュール１は、同一平面上に配置される複数の発光素子であるレーザダイオード１１と、複数のレーザダイオード１１のそれぞれにおける光の出射方向側に設けられる複数のミラー１３と、を備える。このように光モジュール１では、それぞれのレーザダイオード１１が同一平面上に配置されることによって、それぞれのレーザダイオード１１から放出される熱の放熱経路の長さを揃え易くなる。このため、光モジュール１は、それぞれのレーザダイオード１１のジャンクション温度に差が生じることを抑制し、信頼性設計の複雑化が抑制され得る。
また、複数のミラー１３は、上記のように、それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光を互いにファスト軸方向に並ぶように反射する。レーザダイオード１１から出射される光は、上記のようにスロー軸方向に比べてファスト軸方向にコリメートされ易い。このため、複数のレーザダイオード１１から出射されてコリメートされた光がファスト軸方向に並べられることによって、光が空間的に密に集められ易い。このため、光モジュール１では、複数のレーザダイオード１１から出射される光が空間的に密に集められ得る。このため、光モジュール１は、高出力化された光を出射し得る。よって、光モジュール１では、多重化された高輝度な光が光ファイバ５０を伝搬し得る。
なお、上記特許文献１のように階段状に形成されたマウント上に複数の発光素子が配置される形態において、それぞれの発光素子から出射される光が互いにファスト軸方向に並ぶように複数のミラーで反射する場合、それぞれの光の間隔は階段の加工精度に依存する。例えば、階段の寸法公差が大きい場合は結合効率が低下する。しかし、階段状のマウント等を安価で高精度に作製することは難しい。一方、本実施形態の光モジュール１では、複数のレーザダイオード１１が配置されるサブマウント４は平面状で良いため、サブマウント４を安価で高精度に形成することが容易である。
また、光モジュール１では、それぞれのミラー１３で反射される光は、それぞれのミラー１３に入射する光のファスト軸方向から見て複数のミラー１３が並列される方向に反射される。このようにしてそれぞれのミラー１３で光が反射されることによって、それぞれのミラー１３で反射されるそれぞれの光がスロー軸方向に互いにずれることが抑制され得る。このため、それぞれのミラー１３で反射されるそれぞれの光が狭い領域に集光され得る。
また、光モジュール１では、それぞれのミラー１３で反射される光が他のミラー１３に遮られることが抑制され得る。このようにしてそれぞれのミラー１３で光が反射されることによって、複数のレーザダイオード１１から出射される光が効率良く利用され得る。このため、複数のレーザダイオード１１から出射される光が効率良く光ファイバ５０に入射し得る。
また、光モジュール１では、複数のミラー１３によって反射されたそれぞれの光の伝搬方向が第１集光レンズ１４の光軸に対して平行に近づくように光を屈折させる光屈折部材１７が、複数のミラー１３と第１集光レンズ１４との間に備えられる。このような光屈折部材１７が備えられることによって、ミラー１３で反射された光の伝搬方向と第１集光レンズ１４の光軸とが非平行である場合であっても、第１集光レンズ１４の光軸に平行な光を第１集光レンズ１４に入射させ易くなる。このため、複数のミラー１３で反射された光を集光するための第１集光レンズ１４の設計及び配置の自由度が向上され得る。また、このような光屈折部材１７が用いられることによって、複数のレーザダイオード１１が配置される面と光軸が平行となるように第１集光レンズ１４、第２集光レンズ１５及び光ファイバ５０を配置できるため、光モジュール１の製造が容易になり得る。
また、ミラー１３は他の部材であるサブマウント４に固定される固定面１３ｆを有し、固定面１３ｆはサブマウント４のうちミラー１３が固定される表面４ｆに対して平行とされる。このようにミラー１３の固定面１３ｆが形成されることによって、ミラー１３の固定面１３ｆとサブマウント４とを固定する接着剤を均一な厚さとし得る。このため、温度や湿度の変化等によって接着剤の体積が変化する場合にミラー１３の反射面１３ｒが傾くことが抑制され、ミラー１３による光の反射方向が変化することが抑制され得る。
また、光モジュール１では、同一平面上に複数のレーザダイオード１１が配置されることによって、複数のレーザダイオードが階段状のマウント上に配置される場合に比べて、配置されるレーザダイオード１１の数が多くなった場合に大型化することが抑制され得る。また、光モジュール１では、複数のレーザダイオード１１の並列方向と複数のミラー１３の並列方向とが互いに平行とされる。このため、これらの並列方向が非平行とされる場合に比べて、複数のレーザダイオード１１及び複数のミラー１３を配置するための領域が大きくなることが抑制され得る。よって、光モジュール１は大型化が抑制され得る。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図７を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図７は、本実施形態に係る光モジュールを図５と同様の視点で示す図である。本実施形態の光モジュール１ａは、光屈折部材１７を備えてない点において第１実施形態と異なる。また、光モジュール１ａが光屈折部材１７を備えていないことによって、第１集光レンズ１４、第２集光レンズ１５及び光ファイバ５０の配置が第１実施形態と異なる。本実施形態では、第１集光レンズ１４、第２集光レンズ１５及び光ファイバ５０の光軸は、複数のミラー１３が配置される面に対して傾斜しており、第１集光レンズ１４、第２集光レンズ１５及び光ファイバ５０の光軸は一直線に重なる。また、本実施形態では、第１集光レンズ１４は、複数のミラー１３によって反射された光が入射する領域の中心における光の入射方向と第１集光レンズ１４の光軸とが平行となるように配置される。このように第１集光レンズ１４が配置されることによって、上記のような光屈折部材１７を用いずに、光軸に平行な光が第１集光レンズ１４に入射され得る。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図８及び図９を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図８は、本実施形態に係る光モジュールを図５と同様の視点で示す図である。図９は、図８に示す光ファイバの端部を拡大して示す断面図である。図９において、矢印Ｌ２は光の伝搬方向を示している。本実施形態の光モジュール１ｂは、光ファイバ５０の配置と入射端の形状が第２実施形態と異なる。本実施形態の光ファイバ５０は、複数のレーザダイオード１１が配置される面に対して光ファイバ５０の光軸が平行となるように配置される。また、光ファイバ５０のうち光が入射する側の端面５０ｆは光ファイバ５０に入射する光の伝搬方向が光ファイバ５０の光軸と平行な方向に近づくように光を屈折させる傾斜面を有する。
例えば、図９に示すように、光ファイバ５０の光軸に対する端面５０ｆの傾斜角をαとし、端面５０ｆに入射する光の伝搬方向の光ファイバ５０の光軸に対する角度をθとし、光ファイバ５０のコアの屈折率をｎとする場合、下記式（１）が満たされることが好ましい。
ｓｉｎ（９０−α＋θ）＝ｎ・ｓｉｎ（９０−α） ・・・ （１）
光ファイバ５０の端面５０ｆがこのような傾斜面とされることによって、光ファイバ５０のコアを伝搬する光の伝搬方向を光ファイバ５０の光軸に対して平行に近い方向とすることができるので、光がコアから漏れ出ることが抑制され得る。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図１０を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。
図１０は、本実施形態に係る光モジュールを図４と同様の視点で示す図である。本実施形態の光モジュール１ｃは、それぞれのミラー１３によって反射される光の方向が第１実施形態と異なる。また、ミラー１３によって反射される光の伝搬方向に合わせて、光屈折部材１７、第１集光レンズ１４、第２集光レンズ１５及び光ファイバ５０の配置が第１実施形態と異なる。本実施形態では、それぞれのミラー１３は、それぞれのミラー１３で反射される光が第１集光レンズ１４側の隣の他のミラー１３とレーザダイオード１１との間を伝搬するように、配置される。
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記第１から第３実施形態では、それぞれのミラー１３で反射される光が第１集光レンズ１４側の隣の他のミラー１３のサブマウント４とは反対側の空間を伝搬する例を挙げて説明した。しかし、上記第４実施形態のように、それぞれのミラー１３で反射される光が第１集光レンズ１４側の隣の他のミラー１３に対してレーザダイオード１１側の空間を伝搬するように、複数のミラー１３が配置されても良い。それぞれのミラー１３で反射される光が伝搬する方向は、これらの実施形態に限定されず、第１集光レンズ１４側の隣のミラー１３に対していずれの方向の空間を伝搬しても良い。例えば、サブマウント４が透明な材料で構成されたりミラー１３のサブマウント４側の一部が光を透過可能なように構成されたりすることによって、それぞれのミラー１３で反射される光が第１集光レンズ１４側の隣の他のミラー１３のサブマウント４側を伝搬しても良い。ただし、少なくとも一つのミラー１３で反射された光は、ファスト軸方向において少なくとも一つの他のミラー１３と重なることが好ましい。このようにミラー１３で反射された反射光を他のミラー１３と重なるようにして伝搬させることにより、レーザダイオード１１とミラー１３との間隔を狭める等して光モジュールを小型化し得る。
また、上記第１から第３実施形態では、複数のミラー１３で反射された光が互いに平行な方向に伝搬する例を挙げて説明した。このように光が反射されることによって、これらの光を集光レンズで集光して光ファイバに入射させる際に、高い結合効率を得やすくなる。しかし、複数のミラー１３は、それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光をファスト軸方向において互いに近づくように反射し、これらの光を集光レンズによって一点に集光さても良い。このようにして互いに近づくように反射された光を集光レンズで集光することによって、焦点位置を集光レンズに近付け易くなる。このため、光モジュールを小型化し得る。
また、複数のミラー１３は、それぞれのレーザダイオード１１から出射するそれぞれの光をファスト軸方向において互いに離れるように反射し、これらの光を集光レンズによって一点に集光さても良い。このように互いに離れるように複数のミラー１３で反射された光が集光レンズに入射するとき、当該集光レンズの外周側すなわち当該集光レンズの光軸から離れた位置に入射する光の入射角を大きくすることができる。このように集光レンズに光が入射することによって、集光レンズで集光される光の収差が小さくされ得る。
また、これまでの実施形態では、それぞれのミラー１３で反射される光が他のミラー１３に遮られることが抑制され得る形態を例に挙げて説明した。しかし、それぞれのミラー１３で反射される光のうち少なくとも一部の光が他のミラー１３に遮られなければ良く、他の一部の光が他のミラー１３に遮られても良い。また、それぞれのミラー１３で反射される光は、互いに一部が重なり合っても良い。
また、上記第１から第３実施形態では、図６に示すように、複数のレーザダイオード１１から出射されて複数のミラー１３で反射された光がファスト軸方向から見る場合に互いに重なる。しかし、本発明はこのような形態に限定されない。それぞれの発光素子から出射される光が、ファスト軸方向から見る場合に少なくとも他の一つの発光素子から出射される光の一部と重なるように、複数のミラーによって反射されれば良い。
以上説明したように、本発明によれば、信頼性設計の複雑化が抑制されると共に高出力化された光を出射し得る光モジュールが提供され、例えばファイバレーザ装置等の分野において使用することができる。
１，１ａ，１ｂ，１ｃ・・・光モジュール
２・・・ベースプレート
３・・・蓋体
４・・・サブマウント
４ｆ・・・表面
１１・・・レーザダイオード
１２・・・レーザマウント
１３・・・ミラー
１３ｆ・・・固定面
１３ｒ・・・反射面
１４・・・第１集光レンズ
１５・・・第２集光レンズ
１７・・・光屈折部材
５０・・・光ファイバ
５０ｆ・・・端面

Claims (8)

  1. 同一平面上に配置される複数の発光素子と、
    それぞれの前記発光素子から出射されるそれぞれの光を反射する複数のミラーと、
    前記複数のミラーで反射された光が入射する集光レンズと、
    を備え、
    前記複数のミラーは、それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光を前記平面に対して傾斜した方向に反射して互いにファスト軸方向に並べ、
    それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光は、前記複数のミラーによってファスト軸方向において互いに離れるように反射され、前記集光レンズによって、伝搬方向が互いに平行である光が前記集光レンズに入射する場合に比べて収差が小さくなるように一点に集光される
    ことを特徴とする光モジュール。
  2. それぞれの前記発光素子から出射するそれぞれの光がそれぞれの前記ミラーに入射する方向とそれぞれの前記ミラーで反射されて出射する方向との成す角θが、０°より大きく９０°より小さい
    ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
  3. 少なくとも一つの前記ミラーで反射された光は、ファスト軸方向において少なくとも一つの他の前記ミラーと重なる
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
  4. それぞれの前記ミラーで反射される光は、それぞれの前記ミラーに入射する光のファスト軸方向から見て前記複数のミラーが並列される方向に反射される
    ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光モジュール。
  5. 前記複数のミラーと前記集光レンズとの間に配置される光屈折部材を更に備え、
    前記光屈折部材は、前記複数のミラーによって反射されたそれぞれの光の伝搬方向が前記集光レンズの光軸に対して平行に近づくように光を屈折させる
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光モジュール。
  6. 前記集光レンズは、前記複数のミラーによって反射された光が入射する領域の中心における光の入射方向と前記集光レンズの光軸とが互いに平行となるように配置される
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光モジュール。
  7. 前記複数のミラーで反射された光が入射する光ファイバを更に備え、
    前記光ファイバのうち光が入射する側の端面は、前記光ファイバに入射する光の伝搬方向が前記光ファイバの光軸と平行な方向に近づくように光を屈折させる傾斜面を有する
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光モジュール。
  8. 前記ミラーは他の部材に固定される固定面を有し、前記固定面は前記他の部材のうち前記ミラーが固定される面に対して平行とされる
    ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の光モジュール。
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