JP6668793B2 - 半導体レーザ光源装置及び半導体レーザ光源装置の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ光源装置及び半導体レーザ光源装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6668793B2 JP6668793B2 JP2016019707A JP2016019707A JP6668793B2 JP 6668793 B2 JP6668793 B2 JP 6668793B2 JP 2016019707 A JP2016019707 A JP 2016019707A JP 2016019707 A JP2016019707 A JP 2016019707A JP 6668793 B2 JP6668793 B2 JP 6668793B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- adhesive
- semiconductor laser
- laser light
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 184
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 140
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 140
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 11
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 4
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000000917 particle-image velocimetry Methods 0.000 description 23
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 13
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 8
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
[PIVの概要]
第一実施形態における半導体レーザ光源装置1について説明する。半導体レーザ光源装置1は、一例としてPIV(Particle Image Velocimetry)の光源に使用される。まず初めに図1を参照してPIVの概要について説明する。
続いて、半導体レーザ光源装置1の構成について説明する。図1に示すように、半導体レーザ光源装置1は、半導体レーザアレイ3、サブマウント5、ヒートシンク7、シリンドリカルレンズ9、及びレンズマウント11を備える。図1は、ヒートシンク7の上方にサブマウント5が配置され、サブマウント5の上方に半導体レーザアレイ3が配置されてなる半導体レーザ光源装置1を、上方から見たときの模式的な平面図として図示されている。なお図1には示されていないが、半導体レーザ光源装置1は、半導体レーザアレイ3及びサブマウント5の間、及び、サブマウント5及びヒートシンク7の間にハンダ層を含む。また、半導体レーザ光源装置1は、シリンドリカルレンズ9及びレンズマウント11の間に接着剤を含む。以下、図2から図4を参照して半導体レーザ光源装置1の構成について具体的に説明する。
続いて、第一実施形態の半導体レーザ光源装置1の製造方法について説明する。なお、半導体レーザアレイ3が図2に示すように湾曲する理由、及び、シリンドリカルレンズ9が図4に示すように湾曲する理由についても併せて説明する。
初めに半導体レーザアレイ3とサブマウント5を準備する(ステップ1)。続いて、サブマウント5の上面にハンダ層4を載置する(ステップ2)。続いて、ハンダ層4の上面に半導体レーザアレイ3を載置する(ステップ3)。続いて、ハンダ層4を加熱して溶融後、冷却することで半導体レーザアレイ3及びサブマウント5を接合する(ステップ4)。続いて、ヒートシンク7の上面にハンダ層6を載置する(ステップ5)。続いて、半導体レーザアレイ3が接合されたサブマウント5をハンダ層6の上面に載置する(ステップ6)。続いて、ハンダ層6を加熱して溶融後、冷却することで半導体レーザアレイ3が接合されたサブマウント5及びヒートシンク7を接合する。(ステップ7)。なお、ステップ1が工程(a)及び工程(c)に対応する。また、ステップ2が工程(b)に対応し、ステップ3及びステップ4が工程(d)に対応する。
半導体レーザ光源装置1の製造方法の説明に戻る。ステップ7を終了後、シリンドリカルレンズ9を準備する(ステップ8)。ステップ8において準備されるシリンドリカルレンズ9は、図6に示すように、湾曲しておらず、y方向に延伸している。続いて、レンズマウント11を準備する(ステップ9)。なお、ステップ9において、次のような要件を満たすレンズマウント11を準備する。即ち、シリンドリカルレンズ9に、半導体レーザアレイ3の各エミッタ31から射出されるレーザ光が入射可能となるように、高さ(x方向の長さ)が調整されたレンズマウント11を準備する。なお、ステップ8が工程(e)に対応し、ステップ9が工程(f)に対応する。
続いて、レンズマウント11の上面に接着剤17及び接着剤19を載置する(ステップ10)。ステップ10において、接着剤17は、接着剤19を介して向かい合うようにレンズマウント11の上面に載置される。また、接着剤17及び接着剤19は、接着剤19がシリンドリカルレンズ9の中央に接し、接着剤17がシリンドリカルレンズ9の端部が接するように載置される。なお、ステップ10が工程(g)に対応する。
続いて、シリンドリカルレンズ9の中央が接着剤19に接し、端部が接着剤17に接するように、シリンドリカルレンズ9を載置する(ステップ11)。続いて、接着剤17及び接着剤19を硬化することで、シリンドリカルレンズ9及びレンズマウント11を接着する(ステップ12)。接着剤17及び接着剤19が光硬化型の接着剤である場合には、ステップ12において当該接着剤に光を照射する。また、接着剤17及び接着剤19が熱硬化型の接着剤である場合には、ステップ12において当該接着剤を加熱する。シリンドリカルレンズ9は、ステップ12によりレンズマウント11に接着されると、図4に示すように湾曲する。なお、ステップ11が工程(h1)に対応し、ステップ12が工程(h2)に対応する。
[構成]
続いて、第二実施形態の半導体レーザ光源装置について説明する。第二実施形態の半導体レーザ光源装置は、第一実施形態の半導体レーザ光源装置1と、レンズマウントの構成及び当該レンズマウントにシリンドリカルレンズを接着する方法が異なり、他の構成は同様である。以下、第二実施形態が第一実施形態と相違する点について図7を参照して説明する。
続いて、第二実施形態の半導体レーザ光源装置の製造方法について説明する。
まず、第一実施形態の半導体レーザ光源装置1の製造方法におけるS1〜S7までの工程を行う。詳細は第一実施形態にて記載の通りであるため説明を省略する。
ステップ7を終了後、シリンドリカルレンズ9を準備する(ステップ8)。第一実施形態と同様に、ステップ8において準備されるシリンドリカルレンズ9は、湾曲しておらず、y方向に延伸している(図6参照)。続いて、レンズマウント21を準備する(ステップ9)。なおステップ9において、第一実施形態と同様に、シリンドリカルレンズ9に半導体レーザアレイ3の各エミッタ31から射出されるレーザ光が入射可能となるように、高さ(x方向の長さ)が調整されたレンズマウント21を準備する。なお、ステップ8が工程(e)に対応し、ステップ9が工程(i)に対応する。
続いて、レンズマウント21の凹部23の底面22に接着剤24を載置する(ステップ10)。続いて、シリンドリカルレンズ9を接着剤24の上面に載置する(ステップ11)具体的には、シリンドリカルレンズ9の中央が接着剤24に接するように載置する。続いて、接着剤24を光照射または加熱により硬化することで、シリンドリカルレンズ9及びレンズマウント21を接着する(ステップ12)。なお、ステップ10が工程(j)に対応し、ステップ11が工程(k1)に対応し、ステップ12が工程(k2)に対応する。
[構成]
続いて、第三実施形態の半導体レーザ光源装置について説明する。第三実施形態の半導体レーザ光源装置は、第一実施形態の半導体レーザ光源装置1と、シリンドリカルレンズ、及び、当該シリンドリカルレンズをレンズマウントに接着する方法が異なり、他の構成は同様である。以下、第三実施形態が第一実施形態と相違する点について図8を参照して説明する。
続いて、第三実施形態の半導体レーザ光源装置の製造方法について説明する。
まず、第一実施形態の半導体レーザ光源装置1の製造方法におけるS1〜S7までの工程を行う。詳細は第一実施形態にて記載の通りであるため説明を省略する。
ステップ7を終了後、シリンドリカルレンズ25を準備する(ステップ8)。ステップ8において準備されるシリンドリカルレンズ25は、第一実施形態のシリンドリカルレンズ9と異なり、図8(a)に示すように−x方向に突き出すように湾曲している。続いて、レンズマウント29を準備する(ステップ9)。なおステップ9において、第一実施形態と同様に、シリンドリカルレンズ25に半導体レーザアレイ3の各エミッタ31から射出されるレーザ光が入射可能となるように、高さ(x方向の長さ)が調整されたレンズマウント29を準備する。
続いて、レンズマウント29の上面に接着剤27を載置する(ステップ10)。具体的には、接着剤27がシリンドリカルレンズ29の一方の端部(即ち、y方向側の端部)及び他方の端部(即ち、−y方向側の端部)に接するように載置する。続いて、シリンドリカルレンズ25を接着剤27の上面に載置する(ステップ11)。具体的には、シリンドリカルレンズ25の端部が接着剤27に接するように載置する。続いて、接着剤27を光照射または加熱により硬化することで、シリンドリカルレンズ25及びレンズマウント27を接着する(ステップ12)。
続いて、実施形態の半導体レーザ光源装置による作用効果について説明する。まず初めに比較例の半導体レーザ光源装置の構成、及び比較例の半導体レーザ光源装置に生じた問題について説明する。
続いて、本発明者が行った検証結果を示す。本発明者は、比較例の半導体レーザ光源装置及び実施形態の半導体レーザ光源装置を使用して、エミッタ31から1m離れた流体を照射する検証を行った。なお、シリンドリカルレンズ9は、焦点距離が1mmのレンズを用いた。
なお、半導体レーザ光源装置は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の別実施形態に係る構成を任意に選択して、上記の実施形態に係る構成に採用してもよいことは勿論である。
3:半導体レーザアレイ
4、6:ハンダ層
5:サブマウント
7:ヒートシンク
9:シリンドリカルレンズ
11:第一実施形態のレンズマウント
21:第二実施形態のレンズマウント
22:底面
23:凹部
25:第三実施形態のシリンドリカルレンズ
29:第三実施形態のレンズマウント
30:側面
31:エミッタ
31a:中央のエミッタ
31b:端部のエミッタ
17、19、24、27:接着剤
91:レンズ領域
L:レーザ光
LP:平行光
LS:レーザシート
O:レンズ領域の中心
OA:光軸
d1:比較例における端部のエミッタとレンズ領域の中心との距離
d2:別実施形態における端部のエミッタとレンズ領域の中心との距離
Claims (6)
- サブマウントと、
前記サブマウントの上面に載置されるハンダ層と、
第一の方向に並ぶ複数のエミッタを含み、前記ハンダ層により前記サブマウントと接合され、前記サブマウントよりも熱膨張係数が大きい材料からなる半導体レーザアレイと、
複数の前記エミッタから射出されるレーザ光を、前記第一の方向に直交し、且つ、前記サブマウントの前記上面に垂直な第二の方向において、平行に変換するレンズと、を有し、
前記レンズは、前記エミッタごとに、当該エミッタから射出される前記レーザ光を前記第二の方向において平行に変換するレンズ領域を含み、
少なくとも二つの前記レンズ領域の光軸が、前記第二の方向においてずれており、
前記半導体レーザアレイは、前記第一の方向及び前記第二の方向に直交する第三の方向からみたとき、端部から中央に向かうほど前記サブマウントに接近するように湾曲し、
前記レンズは、前記第三の方向からみたとき、端部から中央に向かうほど前記レンズ領域の光軸が前記サブマウント側に位置するように湾曲し、
上面に第一接着剤と、前記第一接着剤に比べて収縮率の大きい材料によって構成される第二接着剤とが載置され、前記第一接着剤及び前記第二接着剤により前記レンズと接着されるレンズマウントを有し、
前記レンズの中央及び前記レンズマウントの間に前記第二接着剤が介在し、前記レンズの端部及び前記レンズマウントの間に前記第一接着剤が介在し、
前記第二の方向に関して前記半導体レーザアレイの中央と端部との間のズレ量よりも、前記第二の方向に関して前記レンズの中央と端部とのズレ量が小さいことを特徴とする半導体レーザ光源装置。 - 前記第一接着剤及び前記第二接着剤は、いずれも光硬化型の接着剤であることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ光源装置。
- 前記レンズは、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体レーザ光源装置。
- 前記半導体レーザアレイは、端面発光型の半導体レーザであり、
前記第一の方向は遅軸方向であり、
前記第二の方向は速軸方向であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ光源装置。 - 請求項1に記載の半導体レーザ光源装置の製造方法であって、
前記サブマウントを準備する工程(a)と、
前記サブマウントの上面にハンダ層を載置する工程(b)と、
前記半導体レーザアレイを準備する工程(c)と、
前記ハンダ層により前記サブマウントに前記半導体レーザアレイを接合する工程(d)と、
前記レンズを準備する工程(e)と、
前記レンズマウントを準備する工程(f)と、
前記レンズマウントに、前記第一接着剤及び前記第二接着剤を載置する工程(g)と、
前記第一接着剤及び前記第二接着剤により前記レンズマウントに前記レンズを接着する工程(h)と、を有し、
前記工程(g)は、前記第二接着剤が前記レンズの中央に接し、前記第一接着剤が前記レンズの端部に接するように載置する工程であり、
前記工程(h)は、
前記レンズの中央が前記第二接着剤に接し、前記レンズの端部が前記第一接着剤に接するように、前記レンズを載置する工程(h1)と、
前記第一接着剤及び前記第二接着剤を硬化する工程(h2)と、を含むことを特徴とする半導体レーザ光源装置の製造方法。 - 前記第一接着剤及び前記第二接着剤は、いずれも光硬化型の接着剤であり、
前記工程(h2)は、光を照射することで前記第一接着剤及び前記第二接着剤を硬化する工程であることを特徴とする、請求項5に記載の半導体レーザ光源装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016019707A JP6668793B2 (ja) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | 半導体レーザ光源装置及び半導体レーザ光源装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016019707A JP6668793B2 (ja) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | 半導体レーザ光源装置及び半導体レーザ光源装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017139354A JP2017139354A (ja) | 2017-08-10 |
JP6668793B2 true JP6668793B2 (ja) | 2020-03-18 |
Family
ID=59565268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016019707A Active JP6668793B2 (ja) | 2016-02-04 | 2016-02-04 | 半導体レーザ光源装置及び半導体レーザ光源装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6668793B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE112019004121T5 (de) * | 2018-08-16 | 2021-05-20 | Sony Corporation | Lichtquellenvorrichtung und anzeigevorrichtung vom projektionstyp |
JP2021132150A (ja) * | 2020-02-20 | 2021-09-09 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール及び光モジュールの製造方法 |
WO2022065030A1 (ja) * | 2020-09-24 | 2022-03-31 | 株式会社小糸製作所 | 車両用灯具および車両用灯具の製造方法 |
CN114721162B (zh) * | 2022-03-25 | 2023-04-11 | 华中科技大学 | 用于Tomo-PIV体积光光路的调整系统和标定板位置的校正方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5854651A (en) * | 1996-05-31 | 1998-12-29 | Eastman Kodak Company | Optically correcting deviations from straightness of laser emitter arrays |
US5861992A (en) * | 1997-06-20 | 1999-01-19 | Creo Products Inc | Microlensing for multiple emitter laser diodes |
JP2004325826A (ja) * | 2003-04-25 | 2004-11-18 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光学部材の固定方法および固定構造 |
WO2017126035A1 (ja) * | 2016-01-19 | 2017-07-27 | 三菱電機株式会社 | レーザ光源装置およびその製造方法 |
-
2016
- 2016-02-04 JP JP2016019707A patent/JP6668793B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017139354A (ja) | 2017-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6668793B2 (ja) | 半導体レーザ光源装置及び半導体レーザ光源装置の製造方法 | |
JP6648712B2 (ja) | 発光装置の製造方法 | |
JP2013235943A (ja) | 半導体レーザモジュール | |
KR100413648B1 (ko) | 레이저빔에 의해 두 개이상의 공작물들을 선택적으로 가열하기 위한 방법 및 장치와 공작물들을 결합시키기 위한 방법. | |
JP5226856B1 (ja) | レーザモジュール及びその製造方法 | |
JP2019036638A (ja) | 発光装置 | |
JP2007206336A (ja) | 光モジュールおよびその製造方法 | |
JP2007206337A (ja) | 光モジュールの製造方法 | |
TW201523772A (zh) | 用於鐳射壓焊方式的倒裝晶片焊接的鐳射光學裝置 | |
JP6037974B2 (ja) | 光送信機の製造方法 | |
JP6390920B2 (ja) | 半導体レーザ光源装置 | |
JP2004235567A (ja) | レーザモジュール | |
TW200823504A (en) | Light tunnel structure and manufacturing method thereof | |
JP6383866B2 (ja) | 半導体レーザモジュールおよび3次元積層造形装置 | |
JP2005043479A (ja) | 光軸調整方法、光モジュールの製造方法、光軸調整装置及び光モジュール | |
CN108463754A (zh) | 合波激光光源 | |
Moench et al. | Integrated high power VCSEL systems | |
JP2016092319A (ja) | 面発光型光源およびレーザー装置 | |
JP2007289980A (ja) | レーザ半田付け装置、およびレーザ半田付け方法 | |
JP6743479B2 (ja) | 光源ユニット及びレーザユニット | |
JP2019001150A (ja) | ワークピースを溶着するためのレーザ接合方法及びレーザ接合装置 | |
JP5925180B2 (ja) | 集光レーザー光を用いて基層を含む部品を合わせて溶接するための方法 | |
JP5983794B2 (ja) | 照明装置 | |
JP2018174176A (ja) | 基板実装体の製造方法及び半導体レーザモジュールの製造方法 | |
JP2004351873A (ja) | 樹脂材間の接合方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180911 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190717 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190808 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200210 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6668793 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |