JP7117138B2

JP7117138B2 - レーザモジュール

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Publication number: JP7117138B2
Application number: JP2018082317A
Authority: JP
Inventors: 大典長友; 吉雄岡本; 高士中井; 賢治長島
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2018-04-23
Filing date: 2018-04-23
Publication date: 2022-08-12
Anticipated expiration: 2038-04-23
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Description

本発明は、半導体レーザモジュール等のレーザモジュールに関する。

レーザモジュールとして光ファイバやＳＨＧ素子などの端面に収束光を照射できる光学素子ユニットが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載の光学素子ユニットにおいて、光源とレンズとの偏心誤差について、圧電アクチュエータによりレンズを所定方向に駆動して偏心誤差の補正を行うことを提案している。

特開2008-250050号公報

一般的に、レーザモジュールにおけるレーザ光源とコリメートレンズの固定方法にはＹＡＧレーザ溶接や接着剤による接着が用いられる。これら固定方法には、光学素子固定時のずれと信頼性において一長一短がある。

組立時、レーザ光源ＬＤやレンズの位置を正確に決められたとしても、溶接や接着の際に応力が働き、レーザ光源ＬＤやレンズの位置がずれて結合効率が低下する。この光学素子固定時のずれは一般的にＹＡＧ溶接（ネオジウム添加イットリウム-アルミニウム-ガーネットNd:YAG結晶体をレーザ媒体として発振させたYAGレーザを用いる溶接）の方が大きく（数μｍ～数十μｍ）、接着の方が小さい（５μｍ以下）。

固定後のモジュール使用時において温度変化によってレーザ光源ＬＤとコリメートレンズＣＬの相対位置がずれても結合効率が低下する。また時間が経つとともに接着剤硬化時にわずかに残る未硬化成分の硬化収縮が進行することにより、固定部品の位置がずれる。経時変化に関してはＹＡＧ溶接の方が変形が少なく信頼性が高い。

固定方式について一長一短あるものの、一般的には信頼性を重視してＹＡＧ溶接が採用されることが多い。しかし溶接時のずれを１μｍ以下に抑えることは難易度が高く、技術構築に多大なコストを要する。

本発明の目的は、使用時の信頼性を維持しつつ、光学素子固定時のずれによる結合効率低下を抑制することが可能となるレーザモジュールを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明のレーザモジュールは、金属材によって形成された保持部を有するベース部と、
前記ベース部に固定されてレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記ベース部に固定され前記レーザ光の経路上に位置するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系からの前記レーザ光を前記ベース部の外部に導出する光出力部を備えるレーザモジュールであって、
前記コリメート光学系は、それぞれが前記レーザ光の経路上に前記レーザ光源から順に位置する、前記レーザ光源から光を受ける前記入力レンズと、前記入力レンズから前記レーザ光を受け前記光出力部に出力する出力レンズと、を含み、
前記入力レンズは前記保持部に溶接された金属製の第１筒体内に固定された凸レンズであり、
前記出力レンズは前記入力レンズよりも長い焦点を有する凸レンズであり、かつ前記ベース部に接着された保持部材によって保持されていることを特徴とする。

本発明の実施例の半導体レーザモジュールの一部を分解した斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールの一部を分解した斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールの第１筒体を分解した斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールの第１筒体を示す斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールの光ファイバのカップリングレンズピグテールを分解した斜視図と組み立て後の斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールの光ファイバとホルダの組立体を分解した斜視図と組み立て後の斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールのレンズユニットを示す斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールのレンズユニットを分解した斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールのスプリング保持部を示す斜視図である。本発明の実施例の半導体レーザモジュールのレンズユニットを示す斜視図である。本実施例の構成におけるレーザ光源からの光をコリメートレンズ光学系で平行光とし、カップリングレンズで光ファイバに集光させる光学要素の配置を説明する線図である。本実施例の半導体レーザモジュールの製造方法における光軸アライメント工程を説明するフロー図である。

以下、本発明による実施例の半導体レーザモジュールについて、図面を参照しつつ具体的に説明する。なお、図面において同一の構成要素については、同一の符号を付け、重複する構成要素の説明は省略する。

（半導体レーザモジュール）
図１、図２は本実施例の半導体レーザモジュール１００の一部を分解した斜視図、図２及び図３はその組立状態の平面図と断面図である。

（モジュールケース）
半導体レーザモジュール１００は、金属材によって形成された保持部を有するベース部であるモジュールケース２００を備える。モジュールケース２００は金属材料によって中空の直方体形状に形成されている。モジュールケース２００内には、その底部１３０からそれぞれ立設された入力ベース部１３０Ａ、出力ベース部１３０Ｂ及び中間ベース部１３０Ｃが一体的に形成されている。入力ベース部１３０Ａ、出力ベース部１３０Ｂ及び中間ベース部１３０Ｃはそれぞれ、レーザ光源の光軸方向（Ｚ方向）に垂直な方向（Ｙ方向、Ｘ方向）に広がる平坦で平行な内壁を有し、該内壁上に種々の部品が搭載される。

モジュールケース２００の一端の入力ベース部１３０Ａには、第１筒体保持部として円形の開口２０１Ａが開けられている。

（第１筒体）
開口２０１Ａの縁部には、入力レンズＣＬ１を保持する第１筒体１２０が次のように固定されている。入力レンズＣＬ１は、図３に示すように、金属からなる第１筒体１２０内に一端側からスリーブＭが挿入、嵌合した後に、第１筒体１２０とスリーブＭがＹＡＧ溶接より固定されている。なお、入力レンズＣＬ１は金属スリーブＭに凸レンズＣＬ１が嵌着、保持されているものである。

レーザ光源ＬＤは、図３に示すように、メタル缶タイプ（ＣＡＮパッケージ）のパッケージの半導体レーザを第１筒体１２０内に他端側から嵌合し、ＹＡＧ溶接より両者が固定されている。レーザ光源ＬＤはその発光点が入力レンズＣＬ１からの所定距離の位置ｄ１（焦点位置又はその近傍）に位置決めされている。第１筒体１２０は、レーザ光源ＬＤを固定するための円筒状のホルダとして機能する（図４）。さらに、第１筒体１２０は、開口２０１Ａ内に嵌合され、ＹＡＧ溶接より固定されている。

（光ファイバ）
図１、図２に示すように、モジュールケース２００の他端の出力ベース部１３０Ｂには、光ファイバ保持部として円形の開口２０１Ｂが開けられており、この開口２０１Ｂの縁部には光ファイバ２３０（カップリングレンズピグテール）が次のように固定されている。

図５（Ａ）に示すように、カップリングレンズＣＰは、金属からなるレンズ鏡筒２２１内に一端側から挿入され、半田材等により固定されている。レンズ鏡筒２２１は、光ファイバ２３０の一端部を固定するための円筒状のホルダとして機能し、光ファイバ２３０のピグテール２３１として構成される（図５（Ｂ））。光ファイバ２３０のピグテール２３１において、光ファイバ２３０はその一端部の端面がカップリングレンズＣＰの焦点位置に位置決めされている。

図６に示すように、光ファイバ２３０は、そのレンズ鏡筒２２１がホルダ２２２に嵌合されロウ材又は接着剤により固着され、そして、ホルダ２２２を介してロウ材又は接着剤により開口２０１Ｂの縁部に固定されている（図１、図２）。このようにして、レーザ光源ＬＤの光軸上における出力レンズＣＬ２（後述する）と光ファイバ２３０との間に凸レンズのカップリングレンズＣＰが設けられている。

（レンズユニット：保持部材）
図１、図２に示すように、モジュールケース２００の中間ベース部１３０Ｃには、レンズユニット保持部として矩形の開口２０１Ｃが開けられている。この開口２０１Ｃの下端平坦部２０１Ｃ１には、レンズユニット１２１を仮置きするＸＺ平面部が設けられている。

図７、図８に示すように、レンズユニット１２１は、入力レンズＣＬ１よりも長い焦点を有する凸レンズである出力レンズＣＬ２を保持する第２筒体１２２と、第２筒体１２２を保持しＺ方向に伸長する溝面を有する支持部である溝部１２３と、溝部１２３に直交して結合すると共にレーザ光源ＬＤから出射した光を透過可能な孔Ｈを有するＸＹ平面に広がる平坦保持面１２１Ｂを有するユニットベース部１２１Ａと、を備える。

溝部１２３は、上向（Ｙ方向）きコ字断面形状又はＶ字断面形状をした溝を有し、該溝の側面に第２筒体１２２の側面が接触する。

図９、図１０に示すように、レンズユニット１２１はスナップフィット構造を介して溝部１２３に着脱可能な弾性保持部であるスプリング保持部ＳＰを備える。スプリング保持部ＳＰはＹ方向に開いたコ字断面形状を有する。スプリング保持部ＳＰは、第２筒体１２２を溝部１２３との間で挟み込み保持するための連結部ＲＫと、アクチュエータ冶具ＺＧを通過させるための開口ＫＫが連結部ＲＫの両脇に設けられている。スプリング保持部ＳＰは、その先端に溝部１２３の突部ＰＴに係合する爪部ＴＭを有する。

図１０に示すように、スプリング保持部ＳＰは、溝部１２３上で出力レンズＣＬ２の光軸合わせの際に、レーザ光源の光軸方向（Ｚ方向）に第２筒体１２２を可動可能に保持する。第２筒体１２２は、可動用のアクチュエータ冶具ＺＧの先端をＹ方向から挿入するための一対の凹部ＲＳを有する。挿入後のアクチュエータ冶具ＺＧはＺ方向にて第２筒体１２２を動かす。第２筒体１２２は、アクチュエータ冶具ＺＧによる出力レンズＣＬ２の光軸合わせの後に、凹部ＲＳに接着剤が付与され溝部１２３に接着剤（図１のＡＤ１）により固定される。かかる接着剤には柔軟性のある接着剤を使用できる。第２筒体１２２と溝部１２３とスプリング保持部ＳＰとアクチュエータ冶具ＺＧは、出力レンズＣＬ２の光軸方向の位置調整機構として機能する。出力レンズＣＬ２は入力レンズＣＬ１からの所定距離の位置ｄ２に位置決め調整される。

ユニットベース部１２１Ａは、可動用のアクチュエータ冶具ＺＧ２の先端をＺ方向から挿入するための凹部ＲＳ２を有する。可動用のアクチュエータ冶具ＺＧ２は４つの凹部ＲＳ２を介してユニットベース部１２１Ａを把持してレンズユニット１２１を動かして接着する固定装置の一部である。挿入後のアクチュエータ冶具ＺＧ２はレーザ光源の光軸方向に垂直な方向（Ｙ方向、Ｘ方向）にてレンズユニット１２１を中間ベース部１３０Ｃの内壁に密着させつつ動かす。この時、ユニットベース部１２１Ａの平坦保持面１２１Ｂは、出力レンズＣＬ２の光軸合わせの際に、Ｙ方向、Ｘ方向にユニットベース部１２１Ａを可動可能に保持する。レンズユニット１２１のユニットベース部１２１Ａは、出力レンズＣＬ２の光軸合わせの後に、平坦保持面１２１Ｂの周りのユニットベース部１２１Ａ側面と中間ベース部１３０Ｃで接着剤を複数個所（図２の４つのＡＤ２）に付与することにより固定される。ユニットベース部１２１Ａと中間ベース部１３０Ｃとアクチュエータ冶具ＺＧ２は、出力レンズＣＬ２の光軸垂直方向の位置調整機構として機能する。かかる接着剤には、固く強度の高い接着剤を使用できる。

以上のように、モジュールケース２００には、固定されたレーザ光源ＬＤ及び光出力部（光ファイバ２３０）の間に、コリメート光学系（入力レンズＣＬ１、出力レンズＣＬ２）が設けられている。

コリメート光学系は、レーザ光源ＬＤから光を受ける入力レンズＣＬ１と、入力レンズＣＬ１から光を光出力部に出力する光ファイバ２３０の近くの出力レンズＣＬ２と、を含む。入力レンズＣＬ１と出力レンズＣＬ２は、それぞれレーザ光源ＬＤの光軸上に位置する。本実施例では、入力レンズＣＬ１は、第１筒体１２０が金属ベースに溶接された溶着部（図示せず）により固定され、出力レンズＣＬ２はレンズユニットが金属ベースに接着された複数の接着剤部ＡＤ１、ＡＤ２により固定されている。このような接着方法を採る事で、接着剤の硬化収縮が進むことによるレンズのずれは発生しない効果が得られる。

（本実施例の説明）
本実施例において、コリメートレンズ系ＣＬを２枚の凸レンズ構成（入力レンズＣＬ１と出力レンズＣＬ２）とし、入力レンズＣＬ１を短焦点とし、出力レンズＣＬ２を長焦点として構成している。

本実施例において、光源とレンズとの偏心誤差における誤差感度が高い入力レンズＣＬ１をＹＡＧ溶接でベースに固定し、半導体レーザモジュール使用時の信頼性を確保する。そして、入力レンズＣＬ１のＹＡＧ溶接時に生じた位置ずれを、誤差感度が低い出力レンズＣＬ２の位置調整で誤差を補正して固定する。

これにより、使用時の信頼性を維持しつつ、光学素子固定時のずれによる結合効率低下を抑制することが可能となる。

図１１ａは、本実施例の構成におけるレーザ光源ＬＤからの光をコリメートレンズ光学系ＣＬ（入力レンズＣＬ１と出力レンズＣＬ２）で平行光とし、カップリングレンズＣＰで光ファイバ２３０に集光させる光学要素の配置を示す。

コリメートレンズ光学系ＣＬ（入力レンズＣＬ１と出力レンズＣＬ２）とカップリングレンズＣＰの焦点距離は、光ファイバ２３０の光を取り込むことができる口径（モードフィールド径＝ＭＦＤ）と角度（開口数＝ＮＡ）を基に、結合効率を最適化するように選択する。光ファイバ２３０端面での集光スポットサイズｙ₂は、光源のサイズｙ₁がコリメートレンズ光学系でβ倍に拡大または縮小されたものとなる。

ｙ₂＝βｙ₁ … （１）。

その倍率βは、コリメートレンズＣＬの焦点距離ｆ_CLとカップリングレンズＣＰの焦点距離ｆ_CPの比で決まる。

β＝ｆ_CP／ｆ_CL＝ψ_CL／ψ_CP … （２）。

ここでψ_CLとψ_CPはそれぞれ、ｆ_CLとｆ_CPの逆数である。

また、（１）式は、レーザ光源ＬＤの（光軸と垂直な面内での）位置ずれがｙ₁だけ生じたときの、スボット変動量ｙ₂とも見ることができる。

光ファイバ２３０がシングルモード光ファイバ２３０の場合、ＭＦＤは光の波長に依存し、可視域では５μｍ以下程度である。集光スポットがＭＦＤよりも大きい場合やＭＦＤからずれた位置にある場合、光ファイバ２３０ヘの結合効率は低下する。また光ファイバ２３０が光を取り込むことができる角度（ＮＡ）も波長に依存するが、可視域では０．１（半角５．７ｄｅｇ）前後のものが多い。

図１１ｂは、レーザ光源ＬＤと入力レンズＣＬ１をＹＡＧ溶接する際にレーザ光源ＬＤが僅かに上側へΔｙ_LDだけずれた場合の光線を表している。レーザ光源ＬＤの位置ずれΔｙ_LDによって出力レンズＣＬ２以降の平行光が傾斜した結果、光ファイバ２３０上の集光スポット位置が下にずれてしまっている。

図１１ｃは、図１１ｂ状態において、出力レンズＣＬ２の位置調整でスポット位置を補正した時の光線を実線で表している。

入力レンズＣＬ１の焦点距離より出力レンズＣＬ２の焦点距離が長いため、位置ずれΔｙ_LDよりも出力レンズＣＬ２の調整量Δｙ_CL2の方が大きく（出力レンズＣＬ２の方が誤差感度が低い）、高精度での調整が容易になる。調整の結果、出力レンズＣＬ２以降の平行光は傾斜がなくなり、スポットを所望の位置に移動でき易くなる。

ＹＡＧ溶接でのレーザ光源ＬＤの位置ずれΔｙ_LDに対する、出力レンズＣＬ２の調整量Δｙ_CL2の比を感度比Ｒとすると、Ｒが大きいほど調整難易度が下がり、固定精度が向上する。感度比Ｒは下記（３）式のように計算できる。

Ｒ＝Δｙ_LD／Δｙ_CL2＝ψ_CL／ψ_CL2 … （３）。

ここでψ_CLはコリメートレンズＣＬの合成焦点距離ｆ_CLの逆数、ψ_CL2は出力レンズＣＬ２の焦点距離ｆ_CL2の逆数である。ψ_CLは、設計したい倍率βから、（２）式にて決定される。

また、入力レンズＣＬ１とレーザ光源ＬＤとの間の距離ｄ₁および入力レンズＣＬ１と出力レンズＣＬ２との間の距離ｄ₂は次式で計算できる。

ｄ₂＝（ψ_CL1＋ψ_CL2－ψ_CL）／ψ_CL1ψ_CL2 … （４）
ｄ₁＝（ｄ₂ψ_CL2－１）／ψ_CL … （５）。

ここでψ_CL1は入力レンズＣＬ１の焦点距離ｆ_CL1の逆数である。

設計上の制約条件からｄ₁，ｄ₂の目標値が決まれば、（２）式、（３）式で決定したψ_CL、ψ_CL2を基に、適切なψ_CL1を決定することができる。

制約条件として例えば、ｄ₁については、発光位置はレーザ光源ＬＤのパッケージ内部にあるので、入力レンズＣＬ１とレーザ光源ＬＤの物理的干渉を避けるため、ｄ₁は一定以上の値を取る必要がある。

またｄ₂については、出力レンズＣＬ２の位置調整機構が設置できる十分な間隔を確保する必要がある。

（実施例の半導体レーザモジュールの製造方法）
実施例の半導体レーザモジュールの製造方法における光軸アライメント工程について図１２を参照しつつ説明する。

先ず、ステップＳ１において、モジュールケース２００を作業用のステージ（図示せず）に固定する。このときには、モジュールケース２００は、レーザ光源ＬＤの光軸方向をＺ方向としかつＺ方向に垂直な方向をＸＹ方向の位置を設定することで、ステージ上に位置決めが行われる。

そして、レーザ光源ＬＤ（入力レンズＣＬ１）と光ファイバ２３０（カップリングレンズＣＰ）を、モジュールケース２００の入力ベース部１３０Ａ、出力ベース部１３０Ｂの貫通孔（開口２０１Ａ、開口２０１Ｂ）内に予め配設する。

ステップＳ２において、入力ベース部１３０Ａのレーザ光源ＬＤを固定し、ステップＳ３において、出力ベース部１３０Ｂに配置されている光ファイバ２３０の光軸をカップリングレンズＣＰを介して光軸合わせを行う。

次に、ステップＳ３において、入力ベース部１３０Ａに搭載したレーザ光源ＬＤを、電源（図示せず）に接続して、レーザ光源ＬＤに給電を行ってレーザ光源ＬＤを発光させる。レーザ光源ＬＤから入力レンズＣＬ１及びカップリングレンズＣＰを透過して集光された光を光ファイバ２３０を通して検出し、かつ光検出器（図示せず）で測光を行い、その測光値が最大となるように光ファイバ２３０（カップリングレンズＣＰ）の位置合わせを行う。

ステップＳ４において、光軸合わせした状態で光ファイバ２３０をホルダ２２２を介して接着剤により開口２０１Ｂの縁部に固定する。

次に、ステップＳ５において、中間ベース部１３０Ｃの開口２０１Ｃの下端平坦部２０１Ｃ１に、レンズユニット１２１を、その溝部１２３の底面を介して載置する。ここでは予めさらにレンズユニット１２１の溝部１２３の両側壁間に第２筒体１２２を配置する。すなわち、スプリング保持部ＳＰにより、第２筒体１２２を溝部１２３との間で挟み込み保持しておく。このように、第２筒体１２２をアクチュエータ冶具ＺＧで保持して第２筒体１２２を溝部１２３上でＺ方向に移動可能とする状態に設定する。そして、レーザ光源ＬＤに給電を行ってレーザ光源ＬＤを発光させる。レーザ光源ＬＤから出力レンズＣＬ２及びカップリングレンズＣＰを透過して集光された光を光ファイバ２３０を通して検出し、かつ光検出器（図示せず）で測光を行い、その測光値が最大となるように出力レンズＣＬ２の光軸（Ｚ方向）の位置合わせを行う。ここでは、アクチュエータ冶具ＺＧによりＺ方向に第２筒体１２２を移動してレーザ光源ＬＤに対する出力レンズＣＬ２の光軸（焦点）合わせを行う。

そして、ステップＳ６において、出力レンズＣＬ２の焦点合わせされた位置で、図１に示す接着剤部ＡＤ１のように、溝部１２３と第２筒体１２２との境界の複数箇所に接着剤を与え接着する。これにより、出力レンズＣＬ２のｄ２を固定する。このような接着方法を採る事で、スプリング保持部ＳＰの押圧により、接蒼剤の硬化収縮が進むことによるユニットホルダのずれが発生しない。

そして、ステップＳ７において、中間ベース部１３０Ｃの平坦保持面上において、レンズユニット１２１がアクチュエータ冶具ＺＧ２によって、ユニットベース部１２１Ａと中間ベース部１３０Ｃの密着したＸ方向とＹ方向に移動可能な状態として、第２筒体１２２をレーザ光源ＬＤに対して微細な光軸合わせを行う。この場合においても、給電によりレーザ光源ＬＤを発光させ、光ファイバ２３０及び光検出器（図示せず）を利用して出力レンズＣＬ２及びカップリングレンズＣＰを透過して集光させた測光値が最大となる位置を設定する。

そして、ステップＳ８において、この光軸合わせした位置にて、図２に示す接着剤部ＡＤ２のように、ユニットベース部１２１Ａと中間ベース部１３０Ｃとの境界の複数箇所に接着剤を与え接着する。このような摺合せした接着方法を採る事で、Ｘ方向及びＺ方向にて分力が発生しないと共に、Ｙ方向ではカが釣り合うことになる。よって、接着剤の硬化収縮が進むことによるユニットホルダのずれを最小に抑える事ができる。これにより、レーザ光源ＬＤに対して光軸合わせした出力レンズＣＬ２を中間ベース部１３０Ｃに取り付けが完了される。

以上の製造工程によれば、出力レンズＣＬ２を中間ベース部１３０Ｃに固定する際に、レーザ光源ＬＤを発光させその発光光を利用して、出力レンズＣＬ２の光軸（焦点）位置決めと光軸に垂直なＸ方向とＹ方向の位置決めを行って、出力レンズＣＬ２のレンズユニット１２１の中間ベース部１３０Ｃへの接着剤による固定が可能となり、高精度に光軸合わせされた半導体レーザモジュールの組み立てが可能となる。
(発明の効果)

温度変化や経時変化に起因して生じる光学部品の位置ずれを抑制することで光出力の信頼性を維持しつつ、組立時の光軸調整の難易度が低減し、結合効率のよい半導体レーザモジュールの製造が安価に行える。

（組立難易度を低減）
本実施例を用いると、入力レンズＣＬ１の固定時に生じた位置ずれに対しＲ倍された出力レンズＣＬ２調整量で補正する。出力レンズＣＬ２の固定時の位置ずれは入力レンズＣＬ１の位置ずれに換算すると１／Ｒ倍に低減されるため影響を小さくすることができ、結果として結合効率の低下は抑えられる。出力レンズＣＬ２固定を接着で行うことにすれば、出力レンズＣＬ２の固定時の位置ずれは更に低減できる。

例えばレーザ光源ＬＤの固定時のＹＡＧ溶接による位置ずれが１０μｍ生じるとした場合、Ｒ＝１０で設計すると、出力レンズＣＬ２を１００μｍ移動させることで補正できる。出力レンズＣＬ２の固定時のずれは、ＹＡＧ溶接の場合は同様に１０μｍ生じるが、従来技術でのレーザ光源ＬＤ位置ずれ量に換算すれば１μｍとなり、影響度が小さい。これを接着で行えば、出力レンズＣＬ２位置ずれは５μｍ以下に抑えることができる。これは従来技術でのレーザ光源ＬＤ位置ずれ量に換算すれば０．５μｍ以下である。
従来技術の構成で、ＹＡＧ溶接位置ずれを１μｍ以下に追い込むことは非常に高度な技術が必要とされるが、本実施例であればそれが容易に達成できる。

（安価に行える）
レーザ光源ＬＤとレンズの位置決めとＹＡＧ溶接を行う高価な装置をもってしても、ＹＡＧ溶接ずれを低減するには、当該装置導入後の条件だしに多大な努力が必要である。

一方、本実施例であれば市販の汎用光学ステージを組み合わせた簡易的な装置で構築が可能である。半導体レーザモジュールの製造中の光軸アライメントが従来よりも安価に達成できる。

（信頼性の維持）
レーザ光源ＬＤと入力レンズＣＬ１の固定は溶接で行うため、この部分に関する信頼性は従来技術と同等である。新たに出力レンズＣＬ２の位置ずれ要因が加わるものの、影響は１／Ｒ程度と小さい。出力レンズＣＬ２を接着固定した場合においても、接着応力の方向が位置ずれを生じない方向になるような構造を取っているため、位置ずれは十分小さい。このように、レーザ光源ＬＤおよび入力レンズＣＬ１の固定を接着で行い、温度変化や経時変化による位置ずれが生じにくい構造を有する本発明は、半導体レーザモジュールだけでなく、ＳＡＤＢの光源部や、レーザ光源を組み込んだプロジェクタやセンサ（ピコプロ、ＨＵＤ、ＬｉＤＡＲ等）に有用である。

ＣＬ…コリメートレンズ、
ＣＬ１…入力レンズ、
ＬＤ…レーザ光源、
ＣＬ２…出力レンズ、
１２１…レンズユニット、
２００…モジュールケース、
１３０Ａ…入力ベース部、
１３０Ｂ…出力ベース部、
１３０Ｃ…中間ベース部、
１２２…第２筒体、
１２３…溝部、
２０１Ａ…開口、
１２０…第１筒体、
ＣＰ…カップリングレンズ、
２３０…光ファイバ、
２０１Ｃ１…下端平坦部、
ＳＰ…スプリング保持部、
１２１Ｂ…平坦保持面、
１２１Ａ…ユニットベース部。

Claims

金属材によって形成された保持部を有するベース部と、
前記ベース部に固定されてレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記ベース部に固定され前記レーザ光の経路上に位置するコリメート光学系と、
前記コリメート光学系からの前記レーザ光を前記ベース部の外部に導出する光出力部を備えるレーザモジュールであって、
前記コリメート光学系は、それぞれが前記レーザ光の経路上に前記レーザ光源から順に位置する、前記レーザ光源から光を受ける入力レンズと、前記入力レンズから前記レーザ光を受け前記光出力部に出力する出力レンズと、を含み、
前記入力レンズは前記保持部に溶接された金属製の第１筒体内に固定された凸レンズであり、
前記出力レンズは前記入力レンズよりも長い焦点を有する凸レンズであり、かつ前記ベース部に接着された保持部材によって保持され、
前記保持部材は、
前記出力レンズを保持する第２筒体と、
前記レーザ光の光軸に沿って伸張しかつ前記第２筒体を支持する溝面を有する支持部と、
前記溝面の伸長方向に直交して広がり、前記レーザ光の光経路上に位置するように形成された貫通孔を有しかつ前記ベース部の表面に接する平坦保持面を有するユニットベース部と、
を備えることを特徴とするレーザモジュール。
前記保持部材は、前記第２筒体を前記溝面との間で挟み込み保持する前記支持部に着脱可能な弾性体からなる弾性保持部を備え、
前記弾性保持部及び前記溝面は、前記出力レンズの位置合わせの際に、前記第２筒体を前記溝面上で前記レーザ光の光軸方向に前記第２筒体を移動可能に支持し、
前記ユニットベース部は、前記出力レンズの光軸合わせの際に、前記レーザ光の光軸方向と垂直な方向に前記平坦保持面を含む平面に沿って移動可能に前記ベース部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザモジュール。
前記光出力部が光ファイバであることを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザモジュール。
前記出力レンズと前記光出力部との間に凸レンズを更に有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のレーザモジュール。