JPH02194580A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体レーザとレンズを組み合わせ搭載し、小
型軽量で発光ビームの制御精度が高くかつ製造容易な発
光装置およびその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体レーザから出射される光ビームは光の進行方向に
向かって次第に広がる発散ビームのため、そのままでの
産業上への応用は一般的に困難であり、レンズ等を用い
である点への集光ビームあるいはある方向への平行ビー
ムに変換して利用される場合が多い。この場合、半導体
レーザからの光ビームの径は発光端面から遠ざかるほど
大きくなることから、レンズを発光端面から遠ざける程
そのレンズは大型となる。

また、半導体レーザの応用が期待される光フアイバ通信
に応用する場合、半導体レーザから出射される光ビーム
を例えばシングルモードファイバの直径約１０μｍ程度
のコアと呼ばれるファイバの中心部に集光しファイバ内
を伝搬する光として導入するが、半導体レーザ、レンズ
、ファイバの王者の位置関係をミクロンメートルあるい
はサブミクロンメートルのオーダの精度で調整し、かつ
その位置関係を精確に保持して固定する必要がある。

従来、これらレンズ、ファイバ等の固定には金属同士の
半田固定、あるいはレーザ溶接固定等を千〇用して行な
われてきたが、これらの方法では高温で熔融した金属を
冷やして固化するため溶接部の収縮が数μｍと大きく、
固定作業中に最適な位置関係からずれζしまい発光ビー
ムの制御精度が得られなかった。

さらに、レンズを半導体レーザに近づけることによりレ
ンズの小型化が図られ、小型軽量の発光装置が得られる
と共に、例えば光通信の光源として利用する場合を考え
ると半導体レーザからファイバへの光の結合効率の向上
が得られるが、従来の金属半田、レーザ溶接では高温と
なり、半導体レーザの近傍でそのような作業を行なった
場合、半導体レーザに甚大な損傷を与えるため、このよ
うな方法による発光装置の小型化および高性能化が困難
であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述の如〈従来技術では発光ビームの制御精
度が悪く且つ小型化および性能向上が困難であ−、た点
を解決し、小型軽量にして高性能で且つ製造容易な、半
導体レーザとレンズを組み合わせた発光装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の第１の発明による発
光装置は、半導体レーザとレンズを搭載し、Ｌ／ンズを
半導体レーザの発光端面に対し最適な位置に調整し、か
゛つ、レンズを半導体レーザを固定し、た装置部材また
はこの部材に連結固定されたレーザ固定用部材に紫外線
硬化型樹脂により同定するようにしたものである。

また、本発明の第２の発明による発光装置の製造方法は
、半導体レーザを■１定した部材上またはこの部材に連
結固定されたレンズ固定部材上の多めし・ンズが固定さ
れると推定される概略の位置の部材表面に紫外線硬化型
樹脂を塗布する工程き、塗布した紫外線硬化型樹脂の表
面にレンズを近づけて紫外線硬化型樹脂に接触させる工
程と、Ｌ／ンズと紫外線硬化型樹脂止の接触を保持しつ
つレンズと半導体レンズ発光端面との位置関係を微動調
整し、て最適な位置に移動する工程と、最適な位置の関
係を永久的に保持すべく紫外線硬化型樹脂で７こ紫外線
を照射と、てこれを硬化する工程とを含むよっ乙こした
ものである。

〔作用］ 紫外線硬化型樹脂は波長がａ略２００〜４００ｎｍ程度
の紫外線を照射すると短時間に硬化する性質を釘し、か
つ、硬化に要する紫外線量では紫外線硬化型樹脂、半導
体レーザ、その他の部材の温度上Ｗ：ま微量であるので
、半導体レーザにまったく損傷を与えずに小型のレンズ
を半導体レーザの極近傍に紫外線硬化型樹脂を用いて固
定することが可能となる。このことにより、小型軽量に
して例えば光通信に応用した場合に性能の高い発光装置
を製造容易な形で提供することが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明による発光装置の一実施例の概略断面図
である。同図において、１は半導体レーザのベレノ１−
を示ず。２は半導体ｔフープをパンゲージなどに実装す
る時に−ｉ的に使用されるベレ、・ト状に一ンリコンあ
るいはダイヤモンドよりなるヒートシンクを表わす６３
は半導体レーザの発光端面かみ出射する発散光ビームを
集光ビームあるいは平行ヒ゛−ム等ｔこ変換するための
レンズであって、本実施例では球レンズが使用されてい
る。球レンズの材質はＢＫｌ、ＴａＦ５あるいはサファ
イヤなどがある。球レンズ３は４で示される紫外線硬化
型樹脂により半導体レーザ１が搭載されている金属台座
５に直接固定されている。第１図では半導体レーザに電
流を流すためのリード線あるいはボンディングワイヤな
どは省略されている。

通常、半導体レーザのベレットのサイズは約３００μｍ
口で厚さ１００μｍ程度、ヒートシンクのサイズは約１
ｍｍ口で厚さ０．３ｍｒｎ程度である。

従って、半導体レーザの発光端面の前方に半径０．３ｍ
ｍ程度の球レンズを置くと、半導体レーザから出射する
光が球レンズの中心部を通過することになる。現実には
各部材に公差があるので、球レンズを調整のため台座５
．より浮かして固定する必要があるが１、その世は５０
μｍ程度にすることが可能であり、紫外線硬化型樹脂は
この隙間を十分に埋めることが可能である。さらに、紫
外線硬化型樹脂は硬化する時に収縮するが、その量が２
％程度の樹脂を選択することも現状でも可能であり、そ
の場合レンズのずれ量は１μｍ以下と高い固定精度が得
られる。

０．８ｍｍ径のＴａＦ５球レンズを使用したとすると、
その焦点は球の表面より約３００μｍ口れた点にあり、
例えばこのレンズで平行ビームに変換するには、半導体
レーザの発光端面より約３００μｍ口れた点に上記球レ
ンズの中心が来るようにすれば良いことになり、金属台
座５の長さは約２ｍｍで済み、非常に小型の発光装置が
実現できる。

さらに、球レンズを使用した系で光ファイバに光を結合
する場合の結合効率は所謂球面収差の影響を受けるが、
球面収差はレンズの径の約二乗に比例して大きくなるこ
とより径を小さくすると収差が小さくなり結合効率が高
まる。

次に、第１図に示す発光装置の製造方法を説明する。第
２図（ａｌに示す如く半導体レーザ１、ヒートシンク２
を金属台座５に通常の方法で固定し、半導体レーザ１に
電流を流して発光できるようにしたものを予め用意し、
金属台座５上で半導体レーザ１の発光端面の前方の球レ
ンズ３が固定されると推定される位置（０，８ｍ　ｍ径
ＴａＦ５球レンズの場合、半導体レーザ端面より約３０
０μｍ口十１．た点となる）に液状の紫外線硬化型樹脂
４を塗布する。その量は例えば１ミリ平方メートルの面
積に５０μｍの厚みに塗布するとすると、０．０５１ｉ
　ｎと極微量で済む。また、この極微量の液を台座５上
に滴下する事も現状技術で可能であり、さらに、液の粘
性を適切にすることで、単に液を滴下するのみで５０μ
ｍ程度の厚みに塗布するこ土が可能となる。次１′、こ
、第２図化）に示ず如（、球レンズ３を例えばパルスモ
ータを動力とする全動台に取り付けた真空ビンセット６
などで吸着し、台座５に塗布した紫外線硬化型樹脂４０
表面に徐シに近づけ、僅かに接、触させる。接触と同時
に紫外線硬化型樹脂・１はレンズ３表面と親和して第２
図（＋＝１に示す如くレンズ３表面を僅かに這い上がる
が、液の粘性を適切ここ）ッて、治＜ことで、光路の障
“吉とならないように制御することが可能である。

次↓こ、半導体１．・−ザ１に電）（ｈ８流乙２て動作
し、その発光ビームが：７ンズ３を通るようにレンズ位
：ηを移動３゛る。このとき紫外線硬化型樹脂、４が適
、度な粘性を有する液体であることから５．僅かな移動
の範囲内においては、レンズ３と紫外線硬化型樹脂４と
の接触を保ちながらレンズ３を移動することが可能であ
り、逆に、レンズ３の調整移動範囲が紫外線硬化型樹脂
４との接触を保ちながら為し得る範囲となるように各部
材の公差を抑えることが可能である。このようにして、
レンズ３を１１通してきた光ビームを観測し、所望のビ
ームになるようにレンズ位置を微動ｊ、Ｒ１整する。光
ビームの観測方法としては、例えば′４１′、導体Ｉ−
−−ザ１の発光端面に対抗した位置にコリメート用レン
ズと組み合わせた光ファイバを置き、光ファイバに入射
する光量が最大となるようにレンズ３の位置を微動調整
するか、あるいは、テレビカメラにより直接発光ビーム
の断面形状を観察しながさレンズ位；ρを微動調整する
とい−、た方法が一般的に考えられる６樹脂４は紫外線
照射されるま−で・はその粘性をま５．たく変えないの
で、上述の工程では樹脂４の硬化と無関に’Ｖ　１’こ
作業できる。

Ｉ、・ンズ３の最適位置が求められたら、次に、その位
置を保持したまま第２ｆａｔｄ）に示す如＜Ｌ・ンズ３
、樹脂４およびその他の部材にまったく触れずに紫外線
ランプ７で樹脂４に紫外線を照射し、樹脂４を硬化する
。レンズ３の下部にある樹脂もレンズ３が紫外光を透過
するので、第２図ｆｄ）に示すような位置から紫外線照
射を行なっても、樹脂４の全体を硬化することが可能で
ある。現在入手可能な樹脂と紫外線ランプの組合せでも
硬化に要する時間は数秒から数十秒と短く、レーザ溶接
、半田固定などの固定時間と遜色ない。また、紫外線照
射による半導体レーザへの損傷は全くなく、必要によっ
ては、半導体レーザを動作し光ビームを観測しつつ紫外
線を照射して樹脂を硬化することも可能である。

照射に要するランプは通常の高圧水銀ランプ等で良く、
レーザ溶接で使用されるＹＡＧレーザに比較し１／１０
程度の価格で設備することができ、また、製造工程の説
明からも明らかなように特に高精度高価な部材等を必要
としないことより小型高性能にもかかわらず廉価な発光
装置を提供することが可能となる。

なお、以上述べた実施例では、半導体レーザが固定され
ている金属台座と同一の金属台座に半導体レーザと同程
度の大きさの球レンズを紫外線硬化型樹脂で固定した発
光装置およびその製造方法について説明したが、本実施
例は一つの例示であて、本発明の主旨を逸脱しない範囲
で、その他種々の変更あるいは改良を行ない得ることは
言うまでもない。例えば、上記金属台座に連結固定され
たレンズ固定用部材に紫外線硬化型樹脂により球レンズ
を固定しても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による発光装置およびその製
造方法では、小型のレンズを半導体レーザの発光端面の
近傍に置き、上記レンズの固定手段として紫外線硬化型
樹脂を使用するようにしたことにより、レンズ固定時に
高温とならず、従って半導体レーザの極近傍で固定作業
ができ、そのため小型高性能化が容易で、かつ高価な装
置、部材を使用せず短時間に製造できるため廉価な発光
装置を提供できることとなり、光通信分野はもとより広
くその応用分野に及ぼす効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による発光装置の一実施例を示す概略断
面図、第２図は第１図の発光装置の製造方法を説明する
ための説明図である。 ■・・・半導体レーザ、２・・・ヒートシンク、３・・
・球レンズ、４・・・紫外線硬化型樹脂、５・・・金属
台座、６・・・真空ビンセット、７・・・紫外線ランプ
。 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体レーザとレンズを搭載し、前記レンズが前
   記半導体レーザの発光端面に対し最適な位置に調整され
   ており、かつ、前記レンズが前記半導体レーザを固定し
   た装置部材またはこの部材に連結固定されたレーザ固定
   用部材に紫外線硬化型樹脂により固定されていることを
   特徴とする発光装置。
2. （２）半導体レーザとレンズを搭載した発光装置の製造
   方法であって、前記半導体レーザを固定した部材上また
   はこの部材に連結固定されたレンズ固定部材上の予め前
   記レンズが固定されると推定される概略の位置の前記部
   材表面に紫外線硬化型樹脂を塗布する工程と、塗布した
   前記紫外線硬化型樹脂の表面に前記レンズを近づけて前
   記紫外線硬化型樹脂に接触させる工程と、前記レンズと
   前記紫外線硬化型樹脂との接触を保持しつつ前記レンズ
   と半導体レンズ発光端面との位置関係を微動調整して最
   適な位置に移動する工程と、前記最適な位置の関係を永
   久的に保持すべく前記紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射
   してこれを硬化する工程とを含むことを特徴とする発光
   装置の製造方法。