JP7407602B2 - 発光装置、光源ユニット、光源装置、および光ファイバレーザ - Google Patents
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Description
図1は、発光装置1の斜視図である。図1に示されるように、発光装置1は、ベース10と、レンズホルダ20と、発光ユニット30と、を備えている。
図2は、ベース10の斜視図である。図2に示されるように、ベース10は、第一ベース部材11と、第二ベース部材12とを、有している。なお、ベース10は、発光装置1のケース1a(図10参照)の一部、例えば底壁(壁)であってもよい。
図3は、レンズホルダ20の斜視図である。図3に示されるように、レンズホルダ20は、第一ホルダ部材21と、第二ホルダ部材22とを、有している。図1に示されるように、第一ホルダ部材21は、第二ベース部材12と固定される。第二ホルダ部材22は、第一ホルダ部材21と固定されるとともに、当該第一ホルダ部材21とレンズ40(図4参照)との間に介在している。第二ホルダ部材22、すなわちレンズホルダ20は、レンズ40を保持している。
第一ホルダ部材21は、Z方向に見た場合にU字状の外観を呈している。第一ホルダ部材21は、二つの側壁21a(21a1,21a2)と、端壁21bと、を有している。
第二ホルダ部材22は、底壁部21b2からZ方向に離間した位置で、二つの側壁部21b1の間で架け渡されている。言い換えると、第二ホルダ部材22のY方向の端部は、それぞれ、側壁部21b1に接続されている。
図5は、発光装置1をZ方向の反対方向に見た平面図である。図1,5に示されるように、発光ユニット30は、サブマウント31と、発光素子32と、を有している。
図1,5に示されるように、第二ベース部材12の側壁12a2、第一ホルダ部材21の側壁21a2、発光素子32を含む発光ユニット30、第一ホルダ部材21の側壁21a1、および第二ベース部材12の側壁12a1は、この順にY方向に並んでいる。側壁12a1および側壁21a1は、微小な隙間をあけてY方向に近接している。また、側壁12a2および側壁21a2は、微小な隙間をあけてY方向に近接している。側壁12a1および側壁21a1と、側壁12a2および側壁21a2とは、発光ユニット30を挟んで互いに反対側に位置されている。また、側壁12a1および側壁21a1と発光ユニット30とは、Y方向に互いに離間するとともに、側壁12a2および側壁21a2と発光ユニット30とは、Y方向に互いに離間している。また、端壁12bは、発光ユニット30からX方向の反対方向に離れている。
図8は、発光装置1の製造方法の各工程を示す平面図である。まずは、作業者あるいはロボットは、第一ベース部材11と第二ベース部材12とを、例えばろう付け等によって接合し、ベース10を作る(S1)。次に、作業者あるいはロボットは、第一ベース部材11の頂面11a1上に発光ユニット30を実装する(S2)。次に、作業者あるいはロボットは、第二ベース部材12と第一ホルダ部材21とを溶接部W13,W14,W23,W24を介して接合する(S3)。S3において、溶接部W13,W14,W23,W24の溶接は、順次実行されうる。次に、作業者あるいはロボットは、第一ホルダ部材21と第二ホルダ部材22とを、溶接部Wh1,Wh2を介して接合する(S4)。このS4の前に、第二ホルダ部材22には、レンズ40が取り付けられている。次に、作業者あるいはロボットは、溶接部W13,W14,W23,W24あるいは溶接部Wh1,Wh2のうち少なくとも一箇所を再度溶接することにより、言い換えると、S3およびS4における溶接部W13,W14,W23,W24,Wh1,Wh2のうち少なくとも一箇所と重なる位置で溶接を実行することにより、ベース10とレンズホルダ20との相対的な位置あるいは姿勢(傾き)を修正し、それらのずれを減らす(S5)。このS5における相対位置あるいは相対姿勢の修正は、発光素子32から出射されレンズ40を通った光によるFFP(far field pattern)像に基づいて実行されうる。なお、第一ホルダ部材21の端壁21b(図1参照)は、S3における第一ホルダ部材21の保持に用いられ、第二ホルダ部材22の突出部22b(図1参照)は、S3における第二ホルダ部材22の保持に用いられる。なお、S5で再溶接される溶接部は、S3またはS4で溶接される溶接部と、少なくとも部分的に重なっていればよい。
図9は、X方向に見た溶接部W13の断面図である。図9に示されるように、溶接部W13は、ベース10の側壁12aの頂面12cと、レンズホルダ20の側壁21aの外側面21cとを、接合している。この場合、黒い太矢印の方向にレーザ光を照射されることにより形成される溶接部W13は、側壁12aのZ方向の端部としての頂面12cと、外側面21cのうち頂面12cとZ方向に隣接した部位(面)と、の間に介在する。このような構成にあっては、図9中に細い矢印で示すように溶接部W13が溶接後の温度低下に伴って収縮することにより、図9中に白ヌキの矢印で示すように、側壁12aが側壁21aに対してZ方向に相対移動する。言い換えると、側壁21aが側壁12aに対してZ方向の反対方向に相対移動する。溶接部W13と同様に、溶接部W14,W23,W24も、側壁12aのZ方向の端部としての頂面12cと、外側面21cのうち当該頂面12cとZ方向に隣接した部位(面)と、の間に介在しているため、同様の現象が生じる。そこで、本実施形態では、このような現象を利用して、図8のS5において、いずれかの溶接部W13,W14,W23,W24で再度溶接を実行し、当該いずれかの溶接部W13,W14,W23,W24において、ベース10とレンズホルダ20とのZ方向の相対位置を調整することにより、ベース10とレンズホルダ20との相対的な位置あるいは姿勢(傾き)を修正することができる。上述したように、発光ユニット30はベース10に実装され、レンズ40はレンズホルダ20に実装されている。よって、各溶接部W13,W14,W23,W24の再溶接により、発光ユニット30とレンズ40との相対的な位置あるいは姿勢(傾き)を修正することができる。
図7に示されるように、溶接部Wh1は、第一ホルダ部材21の側壁部21b1のZ方向の端部としての頂面21b3と、第二ホルダ部材22の外周面22eのうち頂面21b3とZ方向に隣接した部位(面)と、の間に介在している。このような構成にあっても、溶接部Wh1が溶接後の温度低下に伴って収縮することにより、側壁部21b1が外周面22eに対してZ方向に相対移動する。言い換えると、外周面22eが側壁部21b1に対してZ方向の反対方向に相対移動する。溶接部Wh1と同様に、溶接部Wh2も、側壁部21b1のZ方向の端部としての頂面21b3と、外周面22eのうち頂面21b3とZ方向に隣接した部位(面)と、の間に介在している。そこで、本実施形態では、このような現象を利用して、図8のS5において、各溶接部Wh1,Wh2における第一ホルダ部材21と第二ホルダ部材22とのZ方向の相対位置を調整することにより、第一ホルダ部材21と第二ホルダ部材22との相対的な位置あるいは姿勢(傾き)を修正することができる。上述したように、第一ホルダ部材21は、発光ユニット30が実装されたベース10と固定され、レンズ40はレンズホルダ20に実装されている。よって、各溶接部Wh1,Wh2の再溶接により、発光ユニット30とレンズ40との相対的な位置あるいは姿勢(傾き)を修正することができる。
図10は、複数の発光装置1を備えた光源ユニット100Aの斜視図である。発光装置1は、光源ユニット100Aに実装されうる。光源ユニット100Aは、ユニットベース101と、複数の発光装置1と、複数のレンズ102と、複数のミラー103と、集光レンズ104,105と、ファイバ支持部106と、光ファイバ107と、を備えている。レンズ102、ミラー103、および集光レンズ104,105は、光学部品の一例である。
図11は、図10の光源ユニット100Aが実装された光源装置110の構成図である。光源装置110は、励起光源として、複数の光源ユニット100Aを備えている。複数の光源ユニット100Aから出射された光(レーザ光)は、光ファイバ107を介して光結合部としてのコンバイナ90に伝搬される。光ファイバ107の出力端は、複数入力1出力のコンバイナ90の複数の入力ポートにそれぞれ結合されている。なお、光源装置110は、複数の光源ユニット100Aを有するものに限定されるものではなく、少なくとも1つの光源ユニット100Aを有していればよい。
上記第1実施形態では、修正工程(図8のS5)において、図8のS3において既に溶接された溶接部W13,W14,W23,W24,Wh1,Wh2を選択的に再度溶接することにより、溶接される二つの部材の相対位置あるいは相対姿勢の修正を実行した。これに対し、本変形例では、修正工程(S5)においてこれら溶接部W13,W14,W23,W24,Wh1,Wh2とは別の溶接部で溶接を実行することにより、溶接される二つの部材の相対位置あるいは相対姿勢の修正を実行する。
図14は、複数の発光装置1を備えた第2変形例の光源ユニット100Bの斜視図である。発光装置1は、光源ユニット100Bに実装されうる。光源ユニット100Bは、実施形態の光源ユニット100Aと同様、ユニットベース101と、複数の発光装置1と、複数のレンズ102と、複数のミラー103と、集光レンズ104,105と、ファイバ支持部106と、光ファイバ107と、を備えている。
上記第1実施形態および上記第2変形例では、修正工程(図8のS5)において、溶接部W13,W14,W23,W24,Wh1,Wh2の再溶接、あるいは溶接部W13,W14,W23,W24,Wh1,Wh2とは別の溶接部で溶接を実行することにより、溶接される二つの部材のZ方向の相対位置の修正あるいは相対姿勢(傾き)の修正を実行した。これに対し、本変形例では、再溶接あるいは別の溶接部での溶接の位置の適宜な設定あるいは調整により、溶接される二つの部材のX方向の相対位置の修正を実行する。
図17は、複数の発光装置1を備えた第4変形例の光源ユニット100Cの斜視図であり、図18は、第4変形例の光源ユニット100Cのケース1aCを取り除いた状態での斜視図である。
図19は、複数の発光装置1を備えた第5変形例の光源ユニット100Dの斜視図である。
1a,1aC,1aD…ケース
10…ベース
11…第一ベース部材
11a…厚肉部
11a1…頂面(実装面)
11a2…端面
11b…薄肉部
11b1…頂面
12…第二ベース部材
12a…側壁
12a1…側壁(第一ベース部位)
12a2…側壁(第二ベース部位)
12b…端壁(第三ベース部位)
12c…頂面
12d…底面
12e…内側面
12t1,12t2…端部
20…レンズホルダ
21…第一ホルダ部材
21a…側壁
21a1…側壁(第一ホルダ部位)
21a2…側壁(第二ホルダ部位)
21b…端壁(第三ホルダ部位)
21b1…側壁部
21b2…底壁部
21b3…頂面
21c…外側面
21d…内側面
21t1,21t2…端部
22…第二ホルダ部材
22a…延部
22b…突出部
22c…端面
22d…端面
22e…外周面
22f…凹部
22g…開口
30…発光ユニット
31…サブマウント
32…発光素子
32a…出射面
40…レンズ
90…コンバイナ
100A,100B,100C,100D…光源ユニット
100a…サブユニット
101…ユニットベース
101a…底面
101b…表面
101c…側面
102…レンズ
103,103a,103b…ミラー
104…集光レンズ
105…集光レンズ
106…ファイバ支持部
107…光ファイバ
107a…入力部
108…偏波合成部
110…光源装置
120…高反射FBR
121…高反射FBR
130…希土類添加光ファイバ(光増幅ファイバ)
140…出力側光ファイバ
200…光ファイバレーザ
Ax…光軸
Ax1…中心軸
G1,G2…群
W13…溶接部(第一溶接部、第三溶接部)
W14…溶接部(第一溶接部、第四溶接部)
W23…溶接部(第二溶接部、第三溶接部)
W24…溶接部(第二溶接部、第四溶接部)
Wa…溶接部(別の溶接部)
Wh1(Wh11,Wh12)…中間溶接部(第一中間溶接部)
Wh2(Wh21,Wh22)…中間溶接部(第二中間溶接部)
X…方向(第二方向)
Y…方向(第三方向)
Z…方向(第一方向)
Claims (13)
- 第一方向を向いた実装面を有したベースと、
前記実装面上に実装され、前記第一方向と直交した第二方向に光を出射する発光素子と、
前記発光素子が出射した光を屈折するレンズと、
前記レンズを保持し、前記ベースと複数の溶接部を介して固定されたレンズホルダと、
を備え、
前記複数の溶接部は、前記第一方向および前記第二方向と直交した第三方向に見た場合に前記発光素子の光の出射面から前記第二方向の反対方向に離れた第一溶接部と、前記第三方向に見た場合に前記第一溶接部から前記第二方向に離れた第二溶接部と、を含み、
前記レンズホルダは、前記複数の溶接部を介して前記ベースと固定された第一ホルダ部材と、当該第一ホルダ部材と前記レンズとの間に介在し中間溶接部を介して前記第一ホルダ部材と固定された第二ホルダ部材と、を有し、
前記中間溶接部として、前記第二方向に見た場合に前記発光素子から前記第三方向に離間した第一中間溶接部と、前記第二方向に見た場合に前記発光素子から前記第三方向の反対方向に離間した第二中間溶接部と、を含み、
前記第一ホルダ部材は、前記第一中間溶接部を介して前記第二ホルダ部材と固定される第一ホルダ部位と、前記第二中間溶接部を介して前記第二ホルダ部材と固定される第二ホルダ部位と、前記第二ホルダ部材から前記第一方向の反対方向に離間して前記第一ホルダ部位と前記第二ホルダ部位との間で架け渡された第三ホルダ部位と、を有した、発光装置。 - 前記複数の溶接部は、前記第二方向に見た場合に前記発光素子から前記第三方向に離間した第三溶接部と、前記第二方向に見た場合に前記発光素子から前記第三方向の反対方向に離間した第四溶接部と、を含む、請求項1に記載の発光装置。
- 前記複数の溶接部は、前記第一溶接部であるとともに前記第三溶接部である溶接部、前記第一溶接部であるとともに前記第四溶接部である溶接部、前記第二溶接部であるとともに前記第三溶接部である溶接部、および前記第二溶接部であるとともに前記第四溶接部である溶接部、を含む、請求項2に記載の発光装置。
- 前記第二ホルダ部材は、前記レンズの光軸と略一致した中心軸周りの外周面を有し、
前記第一ホルダ部材と前記外周面とが、前記中間溶接部を介して固定された、請求項1~3のうちいずれか一つに記載の発光装置。 - 前記ベースは、前記実装面を有した第一ベース部材と、当該第一ベース部材と固定されるとともに当該第一ベース部材と前記レンズホルダとの間に介在した第二ベース部材と、を有し、
前記レンズホルダは、前記複数の溶接部を介して前記第二ベース部材と固定された、請求項1~4のうちいずれか一つに記載の発光装置。 - 前記複数の溶接部は、前記第二方向に見た場合に前記発光素子から前記第三方向に離間した第三溶接部と、前記第二方向に見た場合に前記発光素子から前記第三方向の反対方向に離間した第四溶接部と、を含み、
前記第二ベース部材は、前記第三溶接部を介して前記レンズホルダと固定される第一ベース部位と、前記第四溶接部を介して前記レンズホルダと固定される第二ベース部位と、前記発光素子から前記第二方向の反対方向に離間した位置で前記第一ベース部位と前記第二ベース部位との間で架け渡された第三ベース部位と、を有した、請求項5に記載の発光装置。 - 前記第一ベース部材が、銅系材料またはアルミ系材料で作られ、
前記第二ベース部材が、鉄系材料で作られ、
前記レンズホルダは、鉄系材料で作られ前記複数の溶接部を介して前記第二ベース部材と固定された第一ホルダ部材と、当該第一ホルダ部材と前記レンズとの間に介在した第二ホルダ部材と、を有した、請求項5または6に記載の発光装置。 - 前記複数の溶接部のうち少なくとも一つが、複数回溶接された溶接部である、請求項1~7のうちいずれか一つに記載の発光装置。
- 前記レンズホルダは、さらに、前記第一溶接部および前記第二溶接部と略直線状に並び前記第一溶接部および前記第二溶接部のうち一方よりも他方の近くに位置された、前記第一溶接部および前記第二溶接部とは別の溶接部を介して、前記ベースと固定された、請求項1~8のうちいずれか一つに記載の発光装置。
- 前記レンズホルダは、前記レンズを保持する第二ホルダ部材と、当該第二ホルダ部材と固定されるとともに当該第二ホルダ部材と前記ベースとの間に介在した第一ホルダ部材と、を有し、
前記第一ホルダ部材は、前記複数の溶接部を介して前記ベースと固定され、
前記第一ホルダ部材と前記第二ホルダ部材とが、溶接部としての複数の中間溶接部を介して固定され、
前記複数の中間溶接部のうち少なくとも一つが、複数回溶接された中間溶接部である、請求項1~9のうちいずれか一つに記載の発光装置。 - 請求項1~10のうちいずれか一つに記載の発光装置と、
前記発光装置から出射された光を一つの光ファイバの入力部へ導く光学部品と、
を備えた、光源ユニット。 - 請求項11に記載の光源ユニットを備えた、光源装置。
- 請求項12に記載の光源装置と、
前記光源装置から出力されたレーザ光を増幅する光増幅ファイバと、
を備えた、光ファイバレーザ。
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