JP7527271B2 - 光学部品および半導体レーザモジュール - Google Patents
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Description
本発明は、光学部品および半導体レーザモジュールに関する。
加工や溶接といった産業分野においても、半導体レーザモジュールが用いられている。半導体レーザモジュールにおいて、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を光ファイバに結合させる部分の構成として、光ファイバの外周に光ファイバを固定するガラスキャピラリを設け、ガラスキャピラリの外周にガラスキャピラリを固定する光吸収体を設ける構成が開示されている。光ファイバとガラスキャピラリとはたとえば樹脂などの第１固着材で固着される。ガラスキャピラリと光吸収体とはたとえば樹脂などの第２固着材で固着される（特許文献１）。この構成において、光ファイバに入力されたレーザ光の一部はコア部に結合せずにクラッドモードで伝搬する。このようなレーザ光は、伝搬中に徐々にクラッド部から漏洩し、２つの固着材とガラスキャピラリを透過して光吸収体に到達し、光吸収体によって吸収される。なお、レーザ光を光ファイバに結合させる部分においては、光ファイバの被覆は除去されており、クラッド部が露出している。特許文献１の構成によれば、被覆の損傷の抑制が可能とされている。
産業分野において、光源のレーザ光の高パワー化が求められている。特許文献１の構成では、レーザ光が高パワー化するにつれて、レーザ光のうちクラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーが大きくなる。その結果、クラッドモードで伝搬し、クラッド部から漏洩したレーザ光が、第１または第２固着材を損傷させるおそれがある。特に、第１固着材はクラッド部の外周に隣接しているため、漏洩したレーザ光のパワー密度が高く、第２固着材に比して損傷されやすい。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、損傷の発生が抑制された光学部品および半導体レーザモジュールを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光学部品は、コア部と、前記コア部の外周に形成されたクラッド部とを有する光ファイバと、前記光ファイバの外周に配置された光吸収体と、前記光吸収体と前記光ファイバとを固着する固着材と、を備え、前記クラッド部は、長手方向に延伸し、主部クラッド径を有する主部と、前記主部に対して光の入力側に位置する入力側端部とを有し、前記入力側端部の入力端面における入力端面クラッド径が前記主部クラッド径よりも小さいことを特徴とする。
本発明の一態様に係る光学部品は、前記入力側端部は、クラッド径が前記主部クラッド径から前記入力端面クラッド径にほぼ等しい径まで変化するテーパ状であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光学部品は、前記入力側端部は、前記入力端面クラッド径と略等しいクラッド径を有することを特徴とする。
本発明の一態様に係る光学部品は、前記クラッド部は、前記主部に対して光の出力側に位置する出力側端部を有し、前記出力側端部の出力端面における出力端面クラッド径が前記主部クラッド径よりも小さいことを特徴とする。
本発明の一態様に係る光学部品は、前記光ファイバの前記入力端面に接続された、前記光ファイバの前記入力端面よりも面積が大きい入力端面を有するエンドキャップを備えることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光学部品は、前記入力端面クラッド径は前記コア部のコア径の１．１倍以上１．４倍以下であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る光学部品は、前記主部クラッド径は１２５μｍよりも大きいことを特徴とする。
本発明の一態様に係る光学部品は、前記主部クラッド径は５００μｍ以上であることを特徴とする。
本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記光学部品と、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を前記光学部品の前記入力端面に導く光学系と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、光学部品および半導体レーザモジュールの損傷の発生が抑制されるという効果を奏する。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、重複説明を適宜省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光学部品を備えた半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。半導体レーザモジュール１００は、筐体であるパッケージ１０１と、パッケージ１０１の内部に順に積載されたＬＤ高さ調整板１０２と、サブマウント１０３－１～１０３－６と、６つの半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６とを備える。パッケージ１０１は、蓋を備えるが、図１においては説明のために図示を省略している。半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に電流を注入するリードピン１０５を備える。そして、半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力するレーザ光の光路上に順に配置された光学素子である、第１レンズ１０６－１～１０６－６と、第２レンズ１０７－１～１０７－６と、ミラー１０８－１～１０８－６と、第３レンズ１０９と、光フィルタ１１０と、第４レンズ１１１とを備える。第１レンズ１０６－１～１０６－６、第２レンズ１０７－１～１０７－６、ミラー１０８－１～１０８－６、第３レンズ１０９、光フィルタ１１０、第４レンズ１１１は、それぞれパッケージ１０１の内部に固定されている。さらに、半導体レーザモジュール１００は、第４レンズ１１１と対向して配置された光学部品１０と、光学部品１０に融着接続などで接続された光ファイバ１１２とを備える。光ファイバ１１２の光学部品１０に接続された側とは反対側の一端は、パッケージ１０１の外部に延伸している。
図１は、実施形態１に係る光学部品を備えた半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。半導体レーザモジュール１００は、筐体であるパッケージ１０１と、パッケージ１０１の内部に順に積載されたＬＤ高さ調整板１０２と、サブマウント１０３－１～１０３－６と、６つの半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６とを備える。パッケージ１０１は、蓋を備えるが、図１においては説明のために図示を省略している。半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に電流を注入するリードピン１０５を備える。そして、半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力するレーザ光の光路上に順に配置された光学素子である、第１レンズ１０６－１～１０６－６と、第２レンズ１０７－１～１０７－６と、ミラー１０８－１～１０８－６と、第３レンズ１０９と、光フィルタ１１０と、第４レンズ１１１とを備える。第１レンズ１０６－１～１０６－６、第２レンズ１０７－１～１０７－６、ミラー１０８－１～１０８－６、第３レンズ１０９、光フィルタ１１０、第４レンズ１１１は、それぞれパッケージ１０１の内部に固定されている。さらに、半導体レーザモジュール１００は、第４レンズ１１１と対向して配置された光学部品１０と、光学部品１０に融着接続などで接続された光ファイバ１１２とを備える。光ファイバ１１２の光学部品１０に接続された側とは反対側の一端は、パッケージ１０１の外部に延伸している。
半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、ＬＤ高さ調整板１０２によってパッケージ１０１の底面から互いに異なる高さに配置されている。さらに、第１レンズ１０６－１～１０６－６、第２レンズ１０７－１～１０７－６、ミラー１０８－１～１０８－６は、それぞれ対応する１つの半導体レーザ素子と同じ高さに配置されている。また、光ファイバ１１２のパッケージ１０１への挿入部には、ルースチューブ１１４が設けられ、ルースチューブ１１４の一部を覆うように、パッケージ１０１の一部にブーツ１１３が外嵌されている。
各半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、リードピン１０５から電力を供給されてレーザ光を出力する。出力された各レーザ光は、それぞれ第１レンズ１０６－１～１０６－６および第２レンズ１０７－１～１０７－６によって、略平行光とされる。つぎに、各レーザ光は、対応する高さに配置された１つのミラー１０８－１～１０８－６によって、光ファイバ１１２の方向に反射される。そして、各レーザ光は、第３レンズ１０９および第４レンズ１１１によって集光される。すなわち、第１レンズ１０６－１～１０６－６、第２レンズ１０７－１～１０７－６、ミラー１０８－１～１０８－６、第３レンズ１０９および第４レンズ１１１は、各レーザ光を光学部品に導く光学系を構成している。
光学部品１０は、第４レンズ１１１によって集光された各レーザ光を光ファイバ１１２に結合させる。光ファイバ１１２は、結合された各レーザ光を半導体レーザモジュール１００の外部に出力する。
つぎに、半導体レーザモジュール１００の各構成要素についてより詳細に説明する。筐体であるパッケージ１０１は、内部の温度上昇を抑制するため、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、各種金属からなる金属部材であってよい。
ＬＤ高さ調整板１０２は、上述したように、パッケージ１０１内に固定されており、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の高さを調節し、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力するレーザ光の光路が互いに干渉しないようにしている。なお、ＬＤ高さ調整板１０２は、パッケージ１０１と一体として構成されていてもよい。
サブマウント１０３－１～１０３－６は、ＬＤ高さ調整板１０２上に固定されており、載置された半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の放熱を補助する。そのため、サブマウント１０３－１～１０３－６は、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、各種金属からなる金属部材であってよい。
半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、出力されるレーザ光の光強度が、１Ｗ以上、さらには、１０Ｗ以上の高出力な半導体レーザ素子である。本実施形態において、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の出力するレーザ光の光強度は、たとえば１１Ｗである。また、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６は、たとえば、９００ｎｍ～１０００ｎｍの波長のレーザ光を出力する。なお、半導体レーザモジュール１００は６つの半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６を備えているが、６つ以外の複数でもよく、１つでもよい。
リードピン１０５は、不図示のボンディングワイヤを介して半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に電力を供給する。供給する電力は、一定の電圧であってよいが、変調電圧であってもよい。
第１レンズ１０６－１～１０６－６は、たとえば焦点距離が０．３ｍｍのシリンドリカルレンズである。第１レンズ１０６－１～１０６－６は、対応する１つの半導体レーザ素子の出力光を鉛直方向に略平行光とする位置に配置される。
第２レンズ１０７－１～１０７－６は、たとえば焦点距離が５ｍｍのシリンドリカルレンズである。第２レンズ１０７－１～１０７－６は、半導体レーザ素子の出力光を水平方向に略平行光とする位置に配置される。
ミラー１０８－１～１０８－６は、各種の金属膜、または誘電体膜を備えるミラーであってよく、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の出力するレーザ光の波長において、反射率が高いほど好ましい。また、ミラー１０８－１～１０８－６は、対応する１つの半導体レーザ素子のレーザ光を光ファイバ１１２に好適に結合するように、反射方向を微調整することができる。
第３レンズ１０９と第４レンズ１１１とは、たとえばそれぞれ焦点距離が１２ｍｍ、５ｍｍの互いに曲率が直交したシリンドリカルレンズであり、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力したレーザ光を集光し、光ファイバ１１２に好適に結合する。第３レンズ１０９と第４レンズ１１１とは、たとえば半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力したレーザ光の光ファイバ１１２への結合効率が８５％以上となるように、光ファイバ１１２に対する位置が調整されている。
光フィルタ１１０は、たとえば波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍの光を反射し、９００ｎｍ～１０００ｎｍの光を透過するローパスフィルタである。その結果、光フィルタ１１０は、半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６が出力したレーザ光を透過するとともに、波長１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍの光が半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に外部から照射されることを防止する。また、光フィルタ１１０は、光フィルタ１１０でわずかに反射された半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６の出力レーザ光が半導体レーザ素子１０４－１～１０４－６に戻らないように、レーザ光の光軸に対して角度をつけて配置されている。光フィルタ１１０の通過波長として、１０６０ｎｍ～１０８０ｎｍとしたが、この波長に限定するものではない。ただし、光フィルタ１１０は必ずしも必要ではない。
ブーツ１１３は、光ファイバ１１２を挿通されており、光ファイバ１１２の曲げによる損傷を防止する。ブーツ１１３は、金属製のブーツであってよいが、材料は特に限定されず、ゴムや各種の樹脂、プラスチックなどであってもよい。ただし、ブーツ１１３は必ずしも必要ではない。
ルースチューブ１１４は、光ファイバ１１２を挿通されており、光ファイバ１１２の曲げによる損傷を防止する。さらに、ルースチューブ１１４は、光ファイバ１１２と固着され、その結果、光ファイバ１１２に対して長手方向に引っ張る力が加えられた場合に、光ファイバ１１２の位置がずれることを防止する構成であってもよい。ただし、ルースチューブ１１４は必ずしも必要ではない。
（光学部品の構成）
つぎに、光学部品１０の構成について具体的に説明する。図２は、光学部品１０および光ファイバ１１２の模式的な断面図である。
つぎに、光学部品１０の構成について具体的に説明する。図２は、光学部品１０および光ファイバ１１２の模式的な断面図である。
光学部品１０は、光ファイバ１１と、固着材１２と、光吸収体１３と、を備えている。光ファイバ１１は、石英ガラス系材料からなる光ファイバであって、コア部１１ａと、コア部１１ａの外周に形成されたクラッド部１１ｂとを有する。
コア部１１ａは、長手方向において略一定のコア径Ａａを有する。コア径Ａａはたとえば１００μｍである。
クラッド部１１ｂは、長手方向に延伸する主部１１ｂａと、主部１１ｂａに対して、第４レンズ１１１により集光されたレーザ光であるレーザ光Ｌ１の入力側に位置する入力側端部１１ｂｂと、主部１１ｂａに対して、レーザ光Ｌ１の出力側に位置する出力側端部１１ｂｃとを有している。クラッド部１１ｂの屈折率はコア部１１ａの屈折率よりも低い。
主部１１ｂａは、長手方向において略一定の主部クラッド径Ａｂａを有する。入力側端部１１ｂｂは、入力端面１１ｃを有する。入力端面１１ｃにおけるクラッド径を入力端面クラッド径Ａｂｂとする。入力端面クラッド径Ａｂｂは主部クラッド径Ａｂａよりも小さい。また、入力側端部１１ｂｂは、クラッド径が主部クラッド径Ａｂａから入力端面クラッド径Ａｂｂまで連続的に変化するテーパ状である。ただし、クラッド径が主部クラッド径Ａｂａから入力端面クラッド径Ａｂｂにほぼ等しい径まで連続的に変化するテーパ状であってもよい。
出力側端部１１ｂｃは、出力端面１１ｄを有する。出力端面１１ｄにおけるクラッド径である出力端面クラッド径Ａｂｃは、主部クラッド径Ａｂａよりも小さい。また、出力側端部１１ｂｃは、クラッド径が主部クラッド径Ａｂａから出力端面クラッド径Ａｂｃまで連続的に変化するテーパ状である。
光吸収体１３は、筒状の部材であって、光ファイバ１１の外周に配置されており、クラッド部１１ｂの主部１１ｂａと、固着材１２で固着される。光吸収体１３は、レーザ光Ｌ１の波長において、光吸収性を有し、たとえばこの波長において、吸収率が３０％以上、好ましくは７０％以上である。その結果、光吸収体１３は、クラッド部１１ｂから漏洩したレーザ光Ｌ２を吸収する。また、光吸収体１３は、光吸収により発生した熱を放熱するため、熱伝導性のよい材料からなることが好ましく、たとえばＣｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、またはＦｅを含む金属部材、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉを含む金属、もしくはＣを含む表面メッキ層を備える部材、ＡｌＮ、もしくはＡｌ２Ｏ３を含むセラミック部材、またはＡｌＮ、もしくはＡｌ２Ｏ３を含む表面を覆うセラミック層を備える部材からなることが好ましい。また、光吸収体１３は、光吸収により発生した熱を放熱するため、パッケージ１０１に不図示の熱良導体を介して接続されていることが好ましい。熱良導体は、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上の材料からなることが好ましく、たとえばはんだや熱伝導性接着剤からなる。
固着材１２は、たとえばエポキシ樹脂、ウレタン系の樹脂などのＵＶ硬化樹脂からなる。固着材１２の屈折率は、２５℃において光ファイバ１１のクラッド部１１ｂの屈折率と等しい、またはそれよりも高いことが好ましく、半導体レーザモジュール１００の使用温度領域（たとえば、１５℃～１００℃）において、光ファイバ１１のクラッド部１１ｂの屈折率と等しい、またはそれよりも高いことがさらに好ましい。固着材１２の屈折率は、たとえばクラッド部１１ｂに対する比屈折率差が０％以上１０％以下である。また、固着材１２は、光ファイバ１１の長手方向に直交する方向における厚さが１μｍ以上８００μｍ以下とされていることが好ましい。なお、ＵＶ硬化樹脂は、例えば、フッ素を含有させることで低屈折率化でき、イオウを含有させることで高屈折率化できることが知られており、屈折率を高くする材料や、低くする材料の含有量を調整することで、屈折率を調整することができる。
光ファイバ１１２は、石英ガラス系材料からなる光ファイバであって、出力端面１１ｄに融着接続などで接続されている。光ファイバ１１２は、コア部１１２ａと、コア部１１２ａの外周に形成されたクラッド部１１２ｂと、クラッド部１１２ｂの外周に形成された被覆１１２ｃとを備えている。被覆１１２ｃは、出力端面１１ｄの近傍では除去されており、クラッド部１１２ｂが露出している。光ファイバ１１２は、たとえばコア部１１２ａのコア径が１０５μｍ、クラッド部１１２ｂのクラッド径が１２５μｍのマルチモード光ファイバであってよいが、シングルモード光ファイバであってもよい。光ファイバ１１２のＮＡは、たとえば０．１５～０．２２である。
この光学部品１０では、入力端面クラッド径Ａｂｂが主部クラッド径Ａｂａよりも小さいことによって、光ファイバ１１に入力されたレーザ光Ｌ１のうち、コア部１１ａに結合せずにクラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーを抑制することができる。
図３は、光ファイバ１１に対するレーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃの入力状態を説明する図である。レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃは、レーザ光Ｌ１の一部である。また、破線で示した輪郭Ｃ１は、入力端面１１ｃにおけるクラッド径が主部１１ｂａにおけるクラッド径と同じである場合を示している。輪郭Ｃ１の状態である場合、レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃはいずれもクラッド部１１ｂに入力し、クラッドモードとして伝搬する。しかしながら、光ファイバ１１では、入力端面１１ｃにおけるクラッド径が小さいので、レーザ光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃはクラッドに殆どまたは全く結合せず、またはテーパ面で反射しやすく、または結合しても漏洩しやすい。その結果、クラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーを抑制できるので、クラッド部１１ｂから漏洩するレーザ光Ｌ２のパワーも抑制できる。これにより、固着材１２の損傷の発生を抑制できる。入力側端部１１ｂｂのテーパ面の角度は、クラッドモードで伝搬するレーザ光が少なくなる角度とすることが好ましい。
図４は、光ファイバ１１に対するレーザ光Ｌ１ｄ、Ｌ１ｅ、Ｌ１ｆ、Ｌ１ｇの入力状態を説明する図である。レーザ光Ｌ１ｄ、Ｌ１ｅ、Ｌ１ｆ、Ｌ１ｇは、レーザ光Ｌ１の一部である。レーザ光Ｌ１ｄ、Ｌ１ｅ、Ｌ１ｆ、Ｌ１ｇは、入力端面１１ｃを構成する狭い入力側端部１１ｂｂの端面からクラッド部１１ｂに入力し、クラッドモードで伝搬するが、面積が狭いのでそのパワーは制限される。
図２に戻る。入力端面クラッド径Ａｂｂはコア部１１ａのコア径Ａａの１．４倍以下であることが好ましい。１．４倍以下であれば、クラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーを抑制する効果が好適に発揮される。しかし、入力端面クラッド径Ａｂｂが余り小さいと、コア部１１ａを伝搬するレーザ光のクラッド部１１ｂへのしみ出しが、クラッド部１１ｂの外周縁にまで達するおそれがある。これを防止するためには、入力端面クラッド径Ａｂｂはコア部１１ａのコア径Ａａの１．１倍以上であることが好ましい。
さらに、この光学部品１０では、光ファイバ１１のクラッド部１１ｂの主部１１ｂａの主部クラッド径Ａｂａが、標準的な光ファイバのクラッド径である１２５μｍよりも大きく、本実施形態では５００μｍである。その結果、クラッドモードで伝搬したレーザ光Ｌ２が主部１１ｂａの外周面に到達し、固着材１２を通過する際には、レーザ光Ｌ２のパワー密度は低減される。その結果、固着材１２の損傷の発生をより一層抑制できる。
たとえば、クラッドモードで伝搬するレーザ光のパワー（クラッド伝搬光量）を５Ｗとし、クラッド径が１２５μｍとすると、クラッド径に対するクラッド伝搬光量の比率は０．０４Ｗ／μｍである。たとえば、０．０４Ｗ／μｍの場合に固着材の損傷の発生が抑制されるとすると、クラッド径が大きくなる程、０．０４Ｗ／μｍを満たすことができるクラッド伝搬光量は大きくなる。
或るクラッド伝搬光量に対して０．０４Ｗ／μｍを満たすために必要なクラッド径を必要クラッド径とする。図５は、クラッド伝搬光量に対する必要クラッド径を示す図である。このように、クラッド径が２５０μｍであればクラッド伝搬光量を１０Ｗとしても固着材の損傷の発生が抑制される。クラッド径が５００μｍ以上であればクラッド伝搬光量を２０Ｗ以上としても固着材の損傷の発生が抑制される。このようにクラッド伝搬光量を大きくできると、光学部品１０に入力させるレーザ光Ｌ１のパワーも大きくできるので、半導体レーザモジュール１００の高出力化のためには好適である。
また、この光学部品１０では、出力側端部１１ｂｃの出力端面１１ｄにおける出力端面クラッド径Ａｂｃは、主部クラッド径Ａｂａの５００μｍよりも小さくなっているため、光ファイバ１１２が、クラッド径が１２５μｍのマルチモード光ファイバである場合、接続箇所における出力側端部１１ｂｃとクラッド部１１２ｂとのクラッド径の差が小さい。その結果、光ファイバ１１と光ファイバ１１２との調心や接続が容易になる。さらには、出力側端部１１ｂｃは、テーパ状になっているため、クラッドモードで伝搬するレーザ光のうち、主部１１ｂａで漏洩せずに出力側端部１１ｂｃに達したレーザ光を漏洩させることができる。
また、光学部品１０に、通常よく使用される構成の光ファイバ１１２が接続されているので、半導体レーザモジュール１００を使用するアプリケーションにおいてハンドリングが容易になる。
なお、光ファイバ１１は、長手方向において略一定の主部クラッド径Ａｂａを有する太径の光ファイバの両端部を、機械研磨や、エッチングなどの化学研磨によってテーパ状に加工することによって作製することができる。
また、光学部品１０の構成では、特許文献１の構成と比較して、固着材の層を１層減らすことができる。
（実施形態２）
図６は、実施形態２に係る光学部品２０および光ファイバ１１２の模式的な断面図である。光学部品２０は、たとえば半導体レーザモジュール１００において光学部品１０と置き換えて用いることができる。
図６は、実施形態２に係る光学部品２０および光ファイバ１１２の模式的な断面図である。光学部品２０は、たとえば半導体レーザモジュール１００において光学部品１０と置き換えて用いることができる。
光学部品２０は、光ファイバ２１と、固着材２２と、光吸収体２３と、を備えている。光ファイバ２１は、石英ガラス系材料からなる光ファイバであって、コア部２１ａと、コア部２１ａの外周に形成されたクラッド部２１ｂとを有する。
コア部２１ａは、長手方向において略一定のコア径Ｂａを有する。コア径Ｂａはたとえば１００μｍである。
クラッド部２１ｂは、長手方向に延伸する主部２１ｂａと、主部２１ｂａに対してレーザ光Ｌ１の入力側に位置する入力側端部２１ｂｂと、主部２１ｂａに対してレーザ光Ｌ１の出力側に位置する出力側端部２１ｂｃとを有している。クラッド部２１ｂの屈折率はコア部２１ａの屈折率よりも低い。
主部２１ｂａは、長手方向において略一定の主部クラッド径Ｂｂａを有する。入力側端部２１ｂｂは、入力端面２１ｃを有する。入力端面２１ｃにおけるクラッド径を入力端面クラッド径Ｂｂｂとする。入力端面クラッド径Ｂｂｂは主部クラッド径Ｂｂａよりも小さい。また、入力側端部２１ｂｂは、長手方向において、クラッド径が入力端面クラッド径Ｂｂｂと略等しい。
出力側端部２１ｂｃは、出力端面２１ｄを有する。出力端面２１ｄにおけるクラッド径である出力端面クラッド径Ｂｂｃは、主部クラッド径Ｂｂａよりも小さい。また、出力側端部２１ｂｃは、長手方向において、クラッド径が出力端面クラッド径Ｂｂｃと略等しい。
光吸収体２３は、光ファイバ２１の外周に配置されており、クラッド部２１ｂの主部２１ｂａと固着材２２で固着される。光吸収体２３の好適な吸収率や好適な材料は、光吸収体１３と同様なので説明を省略する。固着材２２の好適な屈折率や好適な材料は、固着材１２と同様なので説明を省略する。
光ファイバ１１２は、出力端面２１ｄに融着接続などで接続されている。
この光学部品２０では、入力端面クラッド径Ｂｂｂが主部クラッド径Ｂｂａよりも小さいことによって、光ファイバ２１に入力されたレーザ光Ｌ１のうち、コア部２１ａに結合せずにクラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーを抑制することができる。
図７は、光ファイバ２１に対するレーザ光Ｌ１ｈ、Ｌ１ｉ、Ｌ１ｊの入力状態を説明する図である。レーザ光Ｌ１ｈ、Ｌ１ｉ、Ｌ１ｊは、レーザ光Ｌ１の一部である。また、破線で示した輪郭Ｃ２は、入力端面２１ｃにおけるクラッド径が主部２１ｂａにおけるクラッド径と同じである場合を示している。輪郭Ｃ２の状態である場合、レーザ光Ｌ１ｈ、Ｌ１ｉ、Ｌ１ｊはいずれもクラッド部２１ｂに入力し、クラッドモードとして伝搬する。しかしながら、光ファイバ２１では、入力端面２１ｃにおけるクラッド径が小さいので、レーザ光Ｌ１ｉ、Ｌ１ｊはクラッドに殆どまたは全く結合せず、または結合しても漏洩しやすい。その結果、クラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーを抑制できるので、クラッド部２１ｂから漏洩するレーザ光Ｌ２（図６参照）のパワーも抑制できる。これにより、固着材２２の損傷の発生を抑制できる。なお、レーザ光Ｌ１ｈのようにレーザ光が主部２１ｂａの端面に垂直に入射する箇所には、ＨＲ（High Reflection）膜を当該端面の当該箇所に設けて、主部２１ｂａに入射するレーザ光のパワーを大きく低減することが好ましい。
図８は、光ファイバ１１に対するレーザ光Ｌ１ｍ、Ｌ１ｎの入力状態を説明する図である。レーザ光Ｌ１ｍ、Ｌ１ｎは、レーザ光Ｌ１の一部である。レーザ光Ｌ１ｍ、Ｌ１ｎは、入力端面２１ｃを構成する狭い入力側端部２１ｂｂの端面からクラッド部２１ｂに入力し、クラッドモードで伝搬するが、面積が狭いのでそのパワーは制限される。
図６に戻る。入力端面クラッド径Ｂｂｂは、図２に示す実施形態１の場合と同様の理由で、コア部２１ａのコア径Ｂａの１．４倍以下であることが好ましく、１．１倍以上であることが好ましい。
さらに、この光学部品２０では、光ファイバ２１のクラッド部２１ｂの主部２１ｂａの主部クラッド径Ｂｂａが、標準的な光ファイバのクラッド径である１２５μｍよりも大きい。本実施形態では主部クラッド径Ｂｂａは５００μｍであるが、５００μｍより大きくてもよい。その結果、クラッドモードで伝搬したレーザ光Ｌ２が主部２１ｂａの外周面に到達し、固着材２２を通過する際には、レーザ光Ｌ２のパワー密度は低減される。その結果、固着材２２の損傷の発生をより一層抑制できる。
光学部品１０の場合と同様に、クラッド径を大きくすると、固着材２２の損傷の発生を抑制できるクラッド伝搬光量を大きくできる。この場合、光学部品２０に入力させるレーザ光Ｌ１のパワーも大きくできるので、半導体レーザモジュール１００の高出力化のためには好適である。
また、この光学部品２０では、出力側端部２１ｂｃの出力端面２１ｄにおける出力端面クラッド径Ｂｂｃは、主部クラッド径Ｂｂａの５００μｍよりも小さくなっているため、光ファイバ２１と光ファイバ１１２との調心や接続が容易になる。
なお、光ファイバ２１は、長手方向において略一定の主部クラッド径Ｂｂａを有する太径の光ファイバの両端部を、機械研磨や、エッチングなどの化学研磨によって細径に加工することによって作製することができる。
（実施形態３）
図９は、実施形態３に係る光学部品３０および光ファイバ１１２の模式的な断面図である。光学部品３０は、たとえば半導体レーザモジュール１００において光学部品１０と置き換えて用いることができる。
図９は、実施形態３に係る光学部品３０および光ファイバ１１２の模式的な断面図である。光学部品３０は、たとえば半導体レーザモジュール１００において光学部品１０と置き換えて用いることができる。
光学部品３０は、光学部品１０の構成にエンドキャップ１４を追加した構成を有する。エンドキャップ１４は、円柱形状の入力部１４ａと、円錐台形状の出力部１４ｂとを備える。入力部１４ａの端面が入力端面１４ａａであり、出力部１４ｂの端面が出力端面１４ｂａである。エンドキャップ１４は、出力端面１４ｂａにおいて光ファイバ１１の入力端面１１ｃと融着接続などで接続されている。なお、出力部１４ｂは出力端面１４ｂａ側に向かって直径が小さくなる円錐台形状なので、出力端面１４ｂａと光ファイバ１１の入力端面１１ｃとの直径の差は比較的小さい。そのため、光ファイバ１１とエンドキャップ１４との調心や接続が容易になる。
エンドキャップ１４の入力端面１４ａａは、光ファイバ１１の入力端面１１ｃよりも面積が大きい。その結果、レーザ光Ｌ１が集光されて光学部品３０に入力する場合、光ファイバ１１の入力端面１１ｃに直接入力する場合よりも、エンドキャップ１４の入力端面１４ａａに入力する方が、レーザ光Ｌ１のビームのパワー密度が小さい状態で入力する。その結果、レーザ光Ｌ１のパワーによる入力端面の損傷の発生が抑制される。ここで、エンドキャップ１４の材料は、光ファイバ１１のコア部１１ａと同程度の屈折率を有する材料であることが好ましく、たとえば光ファイバ１１のコア部１１ａと同じ石英系ガラス材料であることが好ましい。なお、エンドキャップ１４は円柱形状と円錐台形状とを組み合わせた形状を有するが、エンドキャップの形状はこれには限定されない。
光学部品３０では、固着材１２の損傷の発生が抑制され、かつレーザ光Ｌ１が入力する入力端面の損傷の発生が抑制される。
（実施形態４）
図１０は、実施形態４に係る光学部品４０の模式的な断面図である。光学部品４０は、たとえば半導体レーザモジュール１００において光学部品１０および光ファイバ１１２と置き換えて用いることができる。
図１０は、実施形態４に係る光学部品４０の模式的な断面図である。光学部品４０は、たとえば半導体レーザモジュール１００において光学部品１０および光ファイバ１１２と置き換えて用いることができる。
光学部品４０は、光ファイバ４１と、固着材４２と、光吸収体４３と、エンドキャップ４４とを備えている。光ファイバ４１は、石英ガラス系材料からなる光ファイバであって、コア部４１ａと、コア部４１ａの外周に形成されたクラッド部４１ｂと、クラッド部４１ｂの外周に形成された被覆４１ｄとを備えている。
コア部４１ａは、長手方向において略一定のコア径Ｃａを有する。コア径Ｃａはたとえば１００μｍである。
クラッド部４１ｂは、長手方向に延伸する主部４１ｂａと、主部４１ｂａに対してレーザ光Ｌ１の入力側に位置する入力側端部４１ｂｂとを有している。クラッド部４１ｂの屈折率はコア部４１ａの屈折率よりも低い。
主部４１ｂａは、長手方向において略一定の主部クラッド径Ｃｂａを有する。主部クラッド径Ｃｂａはたとえば１２５μｍである。入力側端部４１ｂｂは、入力端面４１ｃを有する。入力端面４１ｃにおけるクラッド径である入力端面クラッド径は、主部クラッド径Ｃｂａよりも小さい。また、入力側端部４１ｂｂは、クラッド径が主部クラッド径Ｃｂａから入力端面クラッド径まで連続的に変化するテーパ状である。
光吸収体４３は、光ファイバ４１の外周に配置されており、クラッド部４１ｂの主部４１ｂａと固着材４２で固着される。光吸収体４３の好適な吸収率や好適な材料は、光吸収体１３と同様なので説明を省略する。固着材４２の好適な屈折率や好適な材料は、固着材１２と同様なので説明を省略する。
なお、本実施形態では、被覆４１ｄは、入力側端部４１ｂｂから、少なくとも光吸収体４３が設けられている位置までは除去されており、クラッド部４１ｂが露出している。ただし、被覆４１ｄの先端側の一部が光吸収体４３の内部に入り込んでおり、被覆４１ｄの先端側の一部と光吸収体４３とが重なる状態となっていてもよい。この場合、被覆４１ｄと光吸収体４３とを固着材４２にて一括して固定することもできる。
エンドキャップ４４は、エンドキャップ１４と同様のものであって、出力端面４４ｂａにおいて光ファイバ４１の入力端面４１ｃと融着接続などで接続されている。
エンドキャップ４４の入力端面４４ａａは、光ファイバ４１の入力端面４１ｃよりも面積が大きい。その結果、レーザ光Ｌ１のパワーによる入力端面の損傷の発生が抑制される。
この光学部品４０では、入力端面クラッド径が主部クラッド径Ｃｂａよりも小さいことによって、光ファイバ４１に入力されたレーザ光Ｌ１のうち、コア部４１ａに結合せずにクラッドモードで伝搬するレーザ光のパワーを抑制することができる。また、光ファイバ４１は光ファイバ１１２と同様のコア径、クラッド径を有するものとできるので、光ファイバ１１２と同様に取り扱うことができる。
なお、上記実施形態では、赤外領域の波長のレーザ光を例に挙げたが、波長はこれに限定されない。例えば、緑色や青色のような短波長のレーザ光にあっては、固着材によるエネルギの吸収量が赤外領域の波長のレーザ光よりも大きく、本発明による効果がより顕著になる場合がある。
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
本発明は、光学部品や半導体レーザモジュールに利用することができる。
１０、２０、３０、４０ 光学部品
１１、２１、４１、１１２ 光ファイバ
１１ａ、２１ａ、４１ａ、１１２ａ コア部
１１ｂ、２１ｂ、４１ｂ、１１２ｂ クラッド部
１１ｂａ、２１ｂａ、４１ｂａ 主部
１１ｂｂ、２１ｂｂ、４１ｂｂ 入力側端部
１１ｂｃ、２１ｂｃ 出力側端部
１１ｃ、１４ａａ、２１ｃ、４１ｃ、４４ａａ 入力端面
１１ｄ、１４ｂａ、２１ｄ、４４ｂａ 出力端面
１２、２２、４２ 固着材
１３、２３、４３ 光吸収体
１４、４４ エンドキャップ
１４ａ 入力部
１４ｂ 出力部
４１ｄ、１１２ｃ 被覆
１００ 半導体レーザモジュール
１０１ パッケージ
１０２ ＬＤ高さ調整板
１０３－１～１０３－６ サブマウント
１０４－１～１０４－６ 半導体レーザ素子
１０５ リードピン
１０６－１～１０６－６ 第１レンズ
１０７－１～１０７－６ 第２レンズ
１０８－１～１０８－６ ミラー
１０９ 第３レンズ
１１０ 光フィルタ
１１１ 第４レンズ
１１３ ブーツ
１１４ ルースチューブ
Ａａ、Ｂａ、Ｃａ コア径
Ａｂａ、Ｂｂａ、Ｃｂａ 主部クラッド径
Ａｂｂ、Ｂｂｂ 入力端面クラッド径
Ａｂｃ、Ｂｂｃ 出力端面クラッド径
Ｃ１、Ｃ２ 輪郭
Ｌ１、Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ、Ｌ１ｄ、Ｌ１ｅ、Ｌ１ｆ、Ｌ１ｇ、Ｌ１ｈ、Ｌ１ｉ、Ｌ１ｊ、Ｌ１ｍ、Ｌ１ｎ、Ｌ２ レーザ光
１１、２１、４１、１１２ 光ファイバ
１１ａ、２１ａ、４１ａ、１１２ａ コア部
１１ｂ、２１ｂ、４１ｂ、１１２ｂ クラッド部
１１ｂａ、２１ｂａ、４１ｂａ 主部
１１ｂｂ、２１ｂｂ、４１ｂｂ 入力側端部
１１ｂｃ、２１ｂｃ 出力側端部
１１ｃ、１４ａａ、２１ｃ、４１ｃ、４４ａａ 入力端面
１１ｄ、１４ｂａ、２１ｄ、４４ｂａ 出力端面
１２、２２、４２ 固着材
１３、２３、４３ 光吸収体
１４、４４ エンドキャップ
１４ａ 入力部
１４ｂ 出力部
４１ｄ、１１２ｃ 被覆
１００ 半導体レーザモジュール
１０１ パッケージ
１０２ ＬＤ高さ調整板
１０３－１～１０３－６ サブマウント
１０４－１～１０４－６ 半導体レーザ素子
１０５ リードピン
１０６－１～１０６－６ 第１レンズ
１０７－１～１０７－６ 第２レンズ
１０８－１～１０８－６ ミラー
１０９ 第３レンズ
１１０ 光フィルタ
１１１ 第４レンズ
１１３ ブーツ
１１４ ルースチューブ
Ａａ、Ｂａ、Ｃａ コア径
Ａｂａ、Ｂｂａ、Ｃｂａ 主部クラッド径
Ａｂｂ、Ｂｂｂ 入力端面クラッド径
Ａｂｃ、Ｂｂｃ 出力端面クラッド径
Ｃ１、Ｃ２ 輪郭
Ｌ１、Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ、Ｌ１ｃ、Ｌ１ｄ、Ｌ１ｅ、Ｌ１ｆ、Ｌ１ｇ、Ｌ１ｈ、Ｌ１ｉ、Ｌ１ｊ、Ｌ１ｍ、Ｌ１ｎ、Ｌ２ レーザ光
Claims (7)
- コア部と、前記コア部の外周に形成されたクラッド部とを有する光ファイバと、
前記光ファイバの外周に配置された光吸収体と、
前記光吸収体と前記光ファイバとを固着する固着材と、
を備え、
前記クラッド部は、長手方向に延伸し、主部クラッド径を有する主部と、前記主部に対して光の入力側に位置する入力側端部とを有し、
前記入力側端部の入力端面における入力端面クラッド径は、前記コア部のコア径の１．１倍以上でありかつ前記主部クラッド径より小さく、
前記入力側端部は、クラッド径が前記主部クラッド径から前記入力端面クラッド径にほぼ等しい径まで変化するテーパ状であることを特徴とする光学部品。 - 前記入力端面クラッド径は前記コア部のコア径の１．１倍以上１．４倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学部品。
- 前記クラッド部は、前記主部に対して光の出力側に位置する出力側端部を有し、前記出力側端部の出力端面における出力端面クラッド径が前記主部クラッド径よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の光学部品。
- 前記光ファイバの前記入力端面に接続された、前記光ファイバの前記入力端面よりも面積が大きい入力端面を有するエンドキャップを備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の光学部品。
- 前記主部クラッド径は１２５μｍよりも大きいことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光学部品。
- 前記主部クラッド径は５００μｍ以上であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光学部品。
- 請求項１～６のいずれか一つに記載の光学部品と、
半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子から出力されたレーザ光を前記光学部品の前記入力端面に導く光学系と、
を備えることを特徴とする半導体レーザモジュール。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050196108A1 (en) | 2002-02-22 | 2005-09-08 | Brown Joe D. | Apparatus and method for coupling laser energy into small core fibers |
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2021
- 2021-08-17 US US17/445,216 patent/US20210373256A1/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050196108A1 (en) | 2002-02-22 | 2005-09-08 | Brown Joe D. | Apparatus and method for coupling laser energy into small core fibers |
| US20120262938A1 (en) | 2011-04-15 | 2012-10-18 | Nlight Photonics Corporation | Cladding mode spatial filter |
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