JP6743479B2 - 光源ユニット及びレーザユニット - Google Patents
光源ユニット及びレーザユニット Download PDFInfo
- Publication number
- JP6743479B2 JP6743479B2 JP2016094849A JP2016094849A JP6743479B2 JP 6743479 B2 JP6743479 B2 JP 6743479B2 JP 2016094849 A JP2016094849 A JP 2016094849A JP 2016094849 A JP2016094849 A JP 2016094849A JP 6743479 B2 JP6743479 B2 JP 6743479B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light source
- source unit
- joint
- temporary fixing
- light
- 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
Images
Landscapes
- Securing Globes, Refractors, Reflectors Or The Like (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
こうした光源ユニットに用いられるレンズアレイは、発光素子と、レンズアレイを構成するレンズとの位置がずれてしまうと、光の利用効率が低下してしまうため、発光素子とレンズアレイとの間の位置決め精度は高い精度が要求される。
こうした発光素子とレンズアレイとの間を精度良く固定する方法として、ハンダ付けによる接合の前に、液体の仮固定材を使用して仮止めし、接合時に加熱して仮固定材を除去する方法が考えられている。
しかしながら、仮固定材を使用して接合するときには、仮固定材の残渣が発光素子に流入してしまうおそれがあった。
レーザ装置100は、レーザ光Lを射出するための光源ユニットたるレーザ光源10と、レーザ光源10から出射されたレーザ光Lを集光する集光光学系20と、集光されたレーザ光Lを伝送する光伝送路30と、を有している。
なお、以降の説明では、図1に示すように、レーザ光源10からのレーザ光Lの射出方向をZ方向として、Z方向に垂直な方向のうち、図1の上方側をY方向、紙面奥側をX方向とそれぞれ定める。
レーザ光源10は、基板部12の面発光レーザ素子11よりも周縁側に位置し基板部12とレンズアレイ13とを一体に接合する接合部15と、接合部15と面発光レーザ素子11との間において基板部12とレンズアレイ13とのそれぞれに形成された段差部16と、を有している。
基板部12の周縁部は、接合部15が当接する部分、言い換えると接合面121において、Au薄膜が形成されて、接合部15と一体に接合されている。
マイクロレンズ14は、そのレンズ光軸OがZ方向と平行に、かつその焦点が発光点Pに一致するように、基板部12との間隔z1が調整されている。つまり、マイクロレンズ14は、レンズ光軸Oがレーザ光Lの光軸と平行になるように調整されている。かかる構成により、マイクロレンズ14は、面発光レーザ素子11から射出されるレーザ光LをZ軸に平行な光へと偏向するコリメータレンズとしての機能を有している。
レンズアレイ13の−Z方向側の面には、接合部15が当接する部分、すなわち接合面131にAu薄膜が形成されており、接合部15と一体に接合されている。
光伝送路30は、光ファイバであり、入射側端部30aに入射したスポット状に集光されたレーザ光Lを、反対側の端部である出射側端部30bへと導く導光路としての機能を有している。
なお、集光光学系30は、本実施形態では凸レンズを用いているが、複数のレンズを用いたレンズ群であっても良い。
言い換えると接合部15は、基板部12の段差部16が形成されていない本体部分と、レンズアレイ13の段差部16が形成されていない本体部分と、を接続するように、互いに間隔z1を空けて接合材3で接合された部分である。
なお、ここでは接合材3としてハンダを用いるが、その他の接合材であっても良い。
基板側突出部161とレンズ側突出部162とは、それぞれ、高さz3のXY平面に垂直な側壁面たる壁面161a、162aと、XY平面に平行な上部側の面たる上面161b、162bと、を有している。
言い換えれば、上面161bと上面162bとは、基板部12の本体部分とレンズアレイ13の本体部分との間隔z2を接合部15の形成位置における間隔z1と変化させる第1の面である。
また、壁面161a、162aは、上面161b、162bの外周縁側において上面161b、162bとエッジ部を形成して繋がっている第2の面である。
また、接合面121、131のそれぞれと同一平面上にあって上面161b、162bと逆側において壁面161a、162aと繋がっている第3の面を底面161c、162cとする。
このとき、壁面161a、162aと、上面161b、162b及び底面161c、162cとが角θを形成する。本実施形態では、特に角θ=90°である。
また、かかる壁面161a、162aは、上面161b、162bとエッジ部を構成している。つまりエッジ部とは、図3(b)、(c)に破線で囲んで示すように、2つの面が接する位置において稜線が形成されるような角を形成している状態を示している。
なお、本実施形態におけるエッジ部は、図3(b)に示すように、上面161bが接合面121の同一平面上よりも高い位置にある場合についてのみ述べたが、図3(c)に示すように上面161bが接合面121の同一平面上よりも低い位置にある場合についてもエッジ部という表現を用いる。
また、後述するように、壁面161a、162aと、上面161b、162b及び底面161c、162cとが形成する角θは、鋭角であっても鈍角であっても良い。
まず、基板12の接合面121に形成されたAu薄膜上に、図4(a)に示すように液状の接着剤である仮固定材5aを塗布する。仮固定材5aは、自らの表面張力によって、+Z方向に凸の半球状になる。
仮固定材5bは、塗布された状態では、図4(b)に示すようにハンダシート3aの上で半球状になるため、先に塗布した仮固定材5aと混合されてしまうことは無い。
かかる状態の基板12に対して、+Z方向側からレンズアレイ13を位置あわせを行いながら取付ける。このとき、図4(c)に示すように仮固定材5aと仮固定材5bとは、+Z方向側からの力を受けて、仮固定材5として混ざり合いながらXY平面に平行な方向に流れていく。
このように仮固定材5が濡れ性によって流動することによって、仮固定材5はレンズアレイ13と基板12との間隔z1を均等にするように仮止め状態にできる。
仮止め状態において、光源ユニット10を還元雰囲気の溶融装置に入れて加熱すると、仮固定材5が蒸発するとともにハンダシート3aが溶融して、接合面131に向かって流出する。
仮固定材5は、ジプロピレングリコールが望ましいが、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールなどでも良く、これらの材料の混合液でも良い。
あるいは、固体のポリエチレングリコールを加熱・溶融させて塗布するのでも良い。
このように表面張力による位置決めを行ったあと、冷却することで、ハンダシート3aが±Z方向に若干伸長して、固化する。このようにして接合部15が形成され、基板部12とレンズアレイ13とが接合部15によって接合された光源ユニット10となる。
しかしながら、かかる仮固定材5の塗布量は、必ずしも毎回必要十分な量供給できるとは限らず、不足した場合には接合が上手く行われないために、多少余裕を持った量が塗布されることが望ましい。
一方、仮固定材5の塗布量が過多の場合には、図5(b)に従来技術の参考例として示すように、仮固定材5が面発光レーザ素子11が配置された位置まで移動してしまうおそれがある。
仮固定材5は既に述べたように加熱によって蒸発して取り除かれるが、仮固定材5に混入した不純物や残渣による影響でレーザ光Lの光量が低下するなどの問題が生じるおそれがある。
段差部16のはたらきについて詳しく説明する。
壁面161a、162aは、接合部15の少なくとも一部を取り囲むように、XY平面からZ方向に向かって垂直に切り立っており、上面161b、162bとエッジ部を形成している。仮固定材5がXY平面に平行な方向に移動して壁面161a、162aの位置に到達したとき、壁面161a、162aがエッジ状に切り立っているので、仮固定材5は表面張力にしたがって上下方向に伸びていく。
このとき、間隔z2の部分である上面161b、162bの入り口では、上面161b、162bと壁面161a、162aによって形成されたエッジ部で濡れ広がりが阻害されるので、間隔z2の部分に入り込む際の抵抗力としてはたらく。
その結果、仮固定材5は、面発光レーザ素子11に向かって伸びていくよりも、矢印Cに示すように外周縁方向へ伸びていく方が容易であるから、図5(a)に示すように、上面161b、162bに濡れ広がらずに済む。
すなわち、接合部15と面発光レーザ素子11との間には、複数のエッジ部が形成されている。
かかる構成により、かりに仮固定材5が上面161b、162bに濡れ広がり、−C方向へと広がっていったとしても、上面161b、162bにおいて接合部15と反対側の端部の壁面161a、162aによって形成されたエッジ部で、−C方向の移動は制限される。
加えて、接合部15は、基板部12の重心に対して対称となるように、4点設けられている。
かかる構成によれば、基板部12とレンズアレイ13とが接合部15を介してのみ当接することとなるから、接合部15の形成時すなわち加熱時において、接合部15のハンダが溶融して、自動的に基板部12とレンズアレイ13との位置が調整される。
このように、接合部15を介してのみ当接する構成により、レンズアレイ13と基板部12との間がセルフアライン構造によって調整されるから、組立て時のコストが低減化される。
光源ユニット10は、図6に示すように、面発光レーザ素子11が一体に形成された基板部12と、基板部12の周縁部に形成された接合部15と、接合部15を取り囲むように形成された段差部26と、を有している。
接合部15は、第2の実施形態では、図7に示すように、段差部26の間に配置されており、基板部12とレンズアレイ13との間隔z2を保つように接合する。
第2の実施形態における接合部15と基板部12とが当接する面を接合面122、接合部15とレンズアレイ13とが当接する面を接合面132とする。
段差部26は、基板部12の+Z方向側の面に形成された基板側突出部261と、レンズアレイ13の−Z方向側に形成されたレンズ側突出部262と、を有している。
段差部26は、高さz3のXY平面に垂直な側壁面たる壁面261a、262aと、XY平面に平行な上部側の面たる上面261b、262bと、を有している。
すなわち、本実施形態におけるエッジ部たる壁面261aは、接合面122からみたときに、接合面122と平行な面に対して不連続に形成されたエッジ部としての機能を有している。
同様に、壁面262aは、接合面132からみたときに接合面132と平行な面に対して不連続に形成されたエッジ部としての機能を有している。
また、壁面261a、262aは、上面261b、262bの外周縁側において上面261b、262bと接続された第2の面である。
また、上面261b、262bと逆側において壁面261a、262bと接続された第3の面を底面261c、262cとする。
このとき、壁面261a、262aと、上面261b、262b及び底面261c、262cとが角θを形成する。本実施形態では、第1の実施形態と同様に、角θ=90°である。
かかる構成により、光源ユニット10は、段差部26によって仮固定材5が中心部たる面発光レーザ11に入り込むことを防ぐから、仮固定材5がレーザ光Lに与える影響が抑制される。
第3の実施形態は、第2の実施形態と同様に、接合部15が段差部36の間に配置されており、基板部12とレンズアレイ13との間隔z2を保つように接合する。
また、段差部36は、接合部15と面発光レーザ11との間に形成されたエッジ部たる壁面361a、362aと、接合部15を挟んで壁面361a、362aとはそれぞれ逆側に形成された誘導部363、364と、を有している。
言い換えると誘導部363、364は、接合部15の周囲において、上面161b、162bと壁面161a、162aによって形成されたエッジ部のない部分に形成されている。あるいは、接合部15の周囲のうち、発光素子11に対して壁面361a、362aとは逆側に形成されるとしても良い。
なお、ここで「連続して」とは、ある面が特異点を持たない、言い換えれば微分可能な曲面あるいは平面で構成されることを指している。
このような曲面では、角が形成されないために、仮固定材5が液体の場合にも、表面張力による抵抗が生じにくい。
すなわち、仮固定材5は、誘導部363、364によって基板部12の外周縁側に誘導されるから、−C方向への移動が制限されて、仮固定材5がレーザ光Lに与える影響が抑制される。
なお、第3の実施形態においても、仮固定材5は壁面361a、362aによって−C方向への移動を制限される。
なお、第4の実施形態においては、図9(a)に示すように、第3の実施形態にさらに溝部18を設けたものであるので、その他の構成については第3の実施形態と同一の符号を付して説明を適宜省略する。
溝部18は、段差部36に設けられた、断面が矩形の溝であり、接合面122、132に対して垂直に切り立った側壁部18aと、接合面122、132と平行な底面部18bと、を有している。
図9(b)に示すように、仮固定材5を塗布して、基板部12とレンズアレイ13とを互いに対向するように近づけると、上面361b、362bとその延長線上の面と側壁部18aで形成された角がエッジ部として機能することによって、仮固定部5は−C方向への移動を制限される。
かりに仮固定材5の塗布量が過多であった場合にも、壁面361a、362aの角がエッジ部として機能することによって、仮固定材5は−C方向への移動を制限される。
さらに、仮固定材5が溝部18内部に流れ込むことによって、仮固定材5のXY平面方向への移動をさらに抑制することができる。
かかる構成により、表面張力によって仮固定材5の中心方向への移動が制限されるとともに、溝部18内に仮固定材5が流入することで、さらに仮固定材5の中心方向への移動が制限される。
図10(a)において、段差部16の接合部15側の側壁面163は、XY平面との間でなす角θ≦90°の鋭角である。
同様に、図10(b)において、段差部16の接合部15側の側壁面164は、XY平面にとの間でなす角θ≧90°の鈍角である。
このように、エッジ部は、XY平面と垂直でなくとも良いが、特に鈍角の場合には、あまりに大きな鈍角になると、表面張力による抵抗力が、仮固定材の濡れ性によって広がろうとする力に抗しきれなくなる。
そのため、かかるエッジ部がXY平面となす角θは、θ<120°程度であることがより望ましい。
その場合にも、側壁面166は、不連続な面を有するエッジ部としての機能を有している。
また、接合部は、はんだシート以外にも、はんだ粒を含んだはんだペーストや接着剤などであっても良い。
11 発光素子
12 基板部
13 レンズアレイ
14 レンズ
15 接合部
16、26、36 段差部
18 溝部
18a 側壁部
100 レーザユニット
121、131 接合面
161 基板側突出部
161a 壁面
162 レンズ側突出部
162a 壁面
261a、262a 壁面
362a、362b 壁面
363、364 誘導部
Z 射出方向
Claims (7)
- 光が出射される発光素子を一体に備えた基板部と、
前記基板部に対向して配置され、光軸が前記光の光軸と一致するように前記発光素子に対向して設けられたレンズを備えたレンズアレイと、
前記基板部の、前記発光素子よりも周縁側に位置し、接合材を用いて前記基板部側の接合面と前記レンズアレイ側の接合面とを一体に接合する接合部と、
前記接合部と前記発光素子との間に形成されたエッジ部と、を有し、
前記エッジ部は、前記基板部側の接合面から前記光の射出方向に凸の態様で起ちあがって形成される光源ユニット。 - 請求項1に記載の光源ユニットであって、
前記エッジ部は、前記接合部の少なくとも一部を囲むように形成されたことを特徴とする光源ユニット。 - 請求項2に記載の光源ユニットであって、
前記接合部の周囲のうち、前記発光素子に対して前記エッジ部を挟んだ逆側に、前記接合面から連続して形成された曲率を有する誘導部を有することを特徴とする光源ユニット。 - 請求項1乃至3の何れか1つに記載の光源ユニットであって、
前記エッジ部は、前記基板部及び/または前記レンズアレイに形成された溝で形成されていることを特徴とする光源ユニット。 - 請求項1乃至4の何れか1つに記載の光源ユニットであって、
前記基板部と前記レンズアレイとは、前記接合部のみを介して互いに当接することを特徴とする光源ユニット。 - 請求項1乃至5の何れか1つに記載の光源ユニットであって、
前記エッジ部は複数配置されることを特徴とする光源ユニット。 - 請求項1乃至6の何れか1つに記載の光源ユニットを有するレーザユニット。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016094849A JP6743479B2 (ja) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | 光源ユニット及びレーザユニット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016094849A JP6743479B2 (ja) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | 光源ユニット及びレーザユニット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017204541A JP2017204541A (ja) | 2017-11-16 |
JP6743479B2 true JP6743479B2 (ja) | 2020-08-19 |
Family
ID=60322910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016094849A Active JP6743479B2 (ja) | 2016-05-10 | 2016-05-10 | 光源ユニット及びレーザユニット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6743479B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10914451B2 (en) | 2018-02-07 | 2021-02-09 | Ricoh Company, Ltd. | Optical unit and optical apparatus |
JP7566519B2 (ja) * | 2020-07-17 | 2024-10-15 | 京セラ株式会社 | 光コネクタ及び光コネクタモジュール |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH052766A (ja) * | 1991-02-01 | 1993-01-08 | Olympus Optical Co Ltd | 光集積型ピツクアツプ |
JP2000135814A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Kyocera Corp | 光プリンタヘッド |
US6526204B1 (en) * | 2000-07-11 | 2003-02-25 | Shipley Company Llc | Optical fiber array for preventing flow of glue between fibers and waveguide |
JP4512330B2 (ja) * | 2002-07-12 | 2010-07-28 | 株式会社リコー | 複合光学素子、及び光トランシーバー |
US6970491B2 (en) * | 2002-10-30 | 2005-11-29 | Photodigm, Inc. | Planar and wafer level packaging of semiconductor lasers and photo detectors for transmitter optical sub-assemblies |
JP2005340770A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-12-08 | Ricoh Co Ltd | 電光変換モジュール及び光電変換モジュール |
US7324717B2 (en) * | 2005-11-22 | 2008-01-29 | Palo Alto Research Center Incorporated | Photonic device with integrated hybrid microlens array |
JP5085044B2 (ja) * | 2006-03-07 | 2012-11-28 | スタンレー電気株式会社 | 照明装置 |
JP2010003994A (ja) * | 2008-06-23 | 2010-01-07 | Sharp Corp | 照明装置、バックライト装置および照明装置の製造方法 |
JP5184708B1 (ja) * | 2011-10-26 | 2013-04-17 | 古河電気工業株式会社 | 光モジュール |
JP2013200550A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-10-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レンズ部品及びそれを備えた光モジュール |
JP2013193260A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 |
JP6417677B2 (ja) * | 2014-03-07 | 2018-11-07 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光モジュール及び光変調装置 |
JP6536004B2 (ja) * | 2014-08-11 | 2019-07-03 | 株式会社リコー | 面発光レーザ装置及びその製造方法 |
-
2016
- 2016-05-10 JP JP2016094849A patent/JP6743479B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017204541A (ja) | 2017-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6147341B2 (ja) | 半導体レーザモジュール | |
US10539752B2 (en) | Optical structure | |
ITRM980510A1 (it) | Accoppiatore ottico e suo metodo di produzione | |
US20180196195A1 (en) | Fluid control structure | |
JP6743479B2 (ja) | 光源ユニット及びレーザユニット | |
JP6359848B2 (ja) | 光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュール | |
US9261652B2 (en) | Optical components including bonding slots for adhesion stability | |
TW201426153A (zh) | 光調變器 | |
JP7052921B2 (ja) | 受光素子モジュール | |
JP7479348B2 (ja) | 光ファイバにおける端部構造および半導体レーザモジュール | |
JP7516351B2 (ja) | 光学部品および半導体レーザモジュール | |
WO2020100283A1 (ja) | 受光モジュール | |
JP2016092319A (ja) | 面発光型光源およびレーザー装置 | |
JP7279338B2 (ja) | 光モジュールおよび光モジュールの製造方法 | |
JP6897182B2 (ja) | 光源デバイス及び光源装置 | |
JP2004101847A (ja) | 光モジュール | |
TWI557454B (zh) | 光調變器 | |
JP2017096816A (ja) | 物体検出装置 | |
JPS584102A (ja) | 光学素子 | |
JPH1090561A (ja) | 多チャンネル光モジュール | |
JPH03192208A (ja) | 光モジュール | |
JPS61282813A (ja) | 発散光の補正方法 | |
JP4088713B2 (ja) | 光学素子,その実装方法および光モジュール | |
JPS6180209A (ja) | 光源と光フアイバとの光結合装置 | |
JPH01225909A (ja) | 光結合器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190208 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191224 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200217 |
|
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: 20200630 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200713 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6743479 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |