WO2004004081A1 - 光学素子、光出射装置及び光学素子の製造方法 - Google Patents

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crystal
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Koichiro Kezuka
Hiroto Sasaki
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    • H01S3/1671—Solid materials characterised by a crystal matrix vanadate, niobate, tantalate
    • H01S3/1673—YVO4 [YVO]

Definitions

  • the present invention relates to an optical element for performing wavelength conversion of light by ffl nonlinear optical phenomena, and a wavelength conversion using such an optical element.
  • the present invention relates to a light emitting device that emits light and a method for manufacturing such an optical element.
  • an SHG (Second Harmonic Generation: SHG) laser using a non-linear optical crystal is represented as an OPO (Optical Parametric Oscillator).
  • OPO Optical Parametric Oscillator
  • the laser emits laser light having a predetermined wavelength as basic light, and converts the basic light into laser light having a wavelength different from that of the basic light. Lasers that perform such wavelength conversion are used as various light sources for optical disk devices, optical communication modules, and the like.
  • a solid-state laser crystal is provided in an internal cavity type P0 laser in which a nonlinear optical crystal is disposed inside a resonator, and a laser beam emitted from a semiconductor laser or the like from the end face on the solid-state laser crystal side.
  • a method is used in which a laser beam is incident to excite a solid-state laser crystal to generate fundamental light.
  • the above-mentioned laser forms or forms a resonator with the end face on the input side of laser light and the end face on the output side of laser light by contacting or bonding all the optical elements provided inside the resonator.
  • This makes it possible to reduce the size of the device and eliminate the need for adjusting the optical element, so that the device can be applied to various uses. Also like this Not only can the laser be miniaturized, but also the conversion efficiency can be improved by repeatedly reflecting the fundamental light inside the resonator.
  • an optical cord used for such a laser As a method of manufacturing an optical cord used for such a laser, two relatively large wafer-shaped crystal members are bonded with an adhesive, and then an optical film or the like is formed, and then the chip is formed. I am trying to cut it.
  • the optical element In a laser that generates fundamental light by excitation with laser light from a semiconductor laser, the optical element is heated by the laser light. Therefore, when the output of the laser light is increased, the phase difference between the linear expansion coefficients of the two crystal members is increased. The difference may cause peeling of the adhesive layer and destruction of the crystal member.
  • One of the causes of the peeling of the adhesive layer and the destruction of the crystal member as described above is that two crystal members having greatly different linear thermal expansion coefficients are bonded to each other, and when exposed to a high temperature in a bonded state, the phase difference of the linear expansion coefficient is caused. Stress is generated in the adhesive layer from the difference. If the adhesive layer relieves this stress, neither peeling nor destruction of the substrate will occur. If the adhesive layer cannot relieve the stress, peeling or destruction occurs from the weakest part, and whether the adhesive layer peels from the crystal member or the crystal member breaks depends on the adhesive strength of the adhesive layer. It is determined by the relationship with the fragility of the crystal member.
  • Another object of the present invention is to provide an optical element which does not cause peeling of an adhesive layer and breakage of a crystal member due to a difference in linear expansion coefficient; ! It is to provide
  • Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical element which does not cause peeling of an adhesive layer or destruction of a crystal member due to a difference in linear expansion coefficient.
  • an optical element includes: an optical element that converts light having a predetermined wavelength emitted from a light source into a different wavelength for a predetermined wavelength and outputs the converted light; i 0 PC or a first crystal member including quartz, Nd-doped second crystal member including YVO 4, and an adhesive layer for bonding the first crystal member and the second crystal member Wherein the first crystal member and the second crystal member have different linear expansion coefficients of at least 5 ppm on surfaces facing each other via the adhesive layer, and face each other via the adhesive layer
  • the adhesive layer is formed by irradiating light to an acrylic adhesive having a glass transition point of 75 ° C or less, and the adhesive is cured.
  • the subsequent refractive index is 1.52 or less.
  • the optical element according to the present invention is provided with a first crystal member and a second crystal member having a linear expansion coefficient different from each other by 5 ppm or more in such a manner that these surfaces include a crystal axis.
  • An acrylic adhesive having a transition point of 75 ° C. or less is applied to the surface of the first crystal member or the second crystal member, and the first crystal member and the second crystal member are brought into contact with each other.
  • the adhesive layer is peeled off due to the difference in linear expansion coefficient between the surfaces of the first crystal member and the second crystal member facing each other, and the first crystal member and / Or the destruction of the second crystal member can be suppressed.
  • a light emitting device includes: a light source that emits light having a predetermined wavelength; a first crystal member including KT i OPO or quartz; a second crystal member including Nd-doped YVO 4; An optical element having an adhesive layer for bonding the first crystal member and the second crystal member, and converting the wavelength of light emitted from the light source into a wavelength different from a predetermined wavelength and outputting the converted wavelength;
  • the first crystal member and the second crystal member have a linear expansion coefficient of at least 5 ppm different from each other via the adhesive layer, and face each other via the adhesive layer.
  • the adhesive layer is formed so as to include a crystal axis, and the adhesive layer is formed by irradiating an acryl-based adhesive having a glass transition point of 75 ° C or less with light to cure the adhesive,
  • the refractive index after curing is 1.52 or less.
  • the first crystal member and the second crystal member having a linear expansion coefficient of 5111 or more on the surfaces facing each other are provided such that these surfaces include a crystal axis.
  • An acrylic adhesive having a glass transition point of 75 ° C. or less is applied to the first crystal member or the second crystal member to abut the first crystal member and the second crystal member, By irradiating the adhesive with light to cure the adhesive, the first crystal member and the second crystal member can be separated from each other due to a difference in linear expansion coefficient between the first crystal member and the second crystal member. Destruction of the crystal member and / or the second crystal member can be suppressed.
  • the method for manufacturing an optical element according to the present invention is a method for manufacturing an optical element that converts light having a predetermined wavelength emitted from a light source into a different wavelength for a predetermined wavelength and outputs the converted light.
  • the first crystal member including quartz and the second crystal member including YV04 doped with Nd are different from each other by a linear expansion coefficient of at least 5 ppm in their opposing surfaces, and A polishing step of optically polishing the surface so as to include the crystal axis, and a coating step of applying an acryl-based adhesive having a glass transition point of 75 ° C. or less to the surface of the first crystal member or the second crystal member.
  • the first crystal member and the second crystal member are brought into contact with each other via the applied adhesive, and the adhesive is irradiated with light to cure the adhesive, and the adhesive having a refractive index of 1.52 or less is used.
  • a bonding step of forming a layer, and a first crystal member and a second crystal part bonded via an adhesive layer The and a cutting step of cutting to the desired size.
  • the first crystal member and the second crystal member having a linear expansion coefficient different from each other by 5 ppm or more are arranged such that these surfaces include a crystal axis.
  • An acryl-based adhesive having a glass transition point of 75 ° C or less is applied to the surface of the first crystal member or the second crystal member, and the first crystal member and the second crystal member are brought into contact with each other.
  • the adhesive is irradiated with light to cure and bond the adhesive, thereby cutting out an optical element having a desired size.
  • peeling of the adhesive layer due to a difference in linear expansion coefficient between the first crystal member and the second crystal member, or the first crystal member and / or the second crystal member may be prevented. Can be prevented from being broken.
  • FIG. 1 is a side view showing a configuration of a laser pointer to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a determination result of each sample of the adhesive forming the adhesive layer of the wavelength conversion element.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a determination result in which acryl-based samples among the samples of the adhesive forming the adhesive layer of the wavelength conversion element are arranged in the order of the glass transition point T g.
  • Figure 4 shows an acrylic sample and a glass transition point Tg of 75 ° C or less among the adhesive samples forming the adhesive layer of the wavelength conversion element, in order of refractive index n D after curing. It is a figure showing the judging result arranged. Best Mode for Performing Investigation Hereinafter, an example in which the present investigation is applied to a laser pointer will be described.
  • a laser pointer to which the present invention is applied is capable of converting a wavelength of a laser beam emitted from a semiconductor laser and outputting a laser beam having a shorter wavelength, and indicating a desired position of a user with the laser beam. Is what you can do.
  • a general laser pointer irradiates laser light in a red wavelength band of about 600 nm or more, but a laser pointer to which the present invention is applied has more visibility than red. It emits laser light in a high green wavelength band of about 500 nm.
  • a laser pointer 1 to which the present invention is applied converts a semiconductor laser 10 that emits laser light and a wavelength of laser light emitted from the semiconductor laser 10 and outputs the converted laser light.
  • the semiconductor laser 10 is, for example, a semiconductor laser that emits laser light having a wavelength of about 808 nm.
  • the wavelength conversion element 11 is an element that converts the wavelength of the laser light emitted from the semiconductor laser 10 and outputs a laser beam of approximately 532 nm (hereinafter, referred to as converted light).
  • the output JW lens 12 is a lens element that is shaped so as to shape the beam shape of the converted light. For example, the position is adjusted in the optical axis direction so that the beam can be adjusted. Is possible.
  • a small battery is used to reduce the size of the laser pointer 1 it configuration.
  • the battery 13 has a cylindrical shape so as to fit in the body i ′.
  • the semiconductor laser 10, the wavelength conversion element 11, the emission lens 12, and the battery 13 are fixed in a housing (not shown). It is formed in a substantially cylindrical shape, a so-called pen shape.
  • the wavelength conversion element 11 includes a first crystal member 20, a second crystal member 21, and an adhesive between the first crystal member 20 and the second crystal member 21.
  • An adhesive layer 22 formed by curing the first crystal member 20 and a first crystal member 20 and a second crystal member 21 are interposed therebetween to form a pair of optical films forming a resonator. It has a selectively permeable membrane 23 and a second selectively permeable membrane 24.
  • the first crystal member 20 is, for example, YV 0 (Yttrium Vanadate) doped with neodymium, and a laser beam transmitted through the first permselective film 23 is incident thereon, and is excited by the laser beam.
  • the laser beam having a wavelength of about 1064 nm (hereinafter referred to as “basic light”) is output.
  • the second crystal member 21 is, for example, KT i OPC (hereinafter, referred to as KTP).
  • the fundamental light output from the first crystal member 20 is converted into a laser beam having a wavelength of 1/2 by SHG.
  • the light is converted into light, that is, converted light, and the converted light having a wavelength of approximately 532 nm is output to the second selectively permeable film 24 side.
  • the first crystal member 20 and the second crystal member 21 have a linear expansion coefficient of a surface facing each other.
  • the numbers differ by more than 5 ppm, and the planes including the C-axis are arranged to face each other so that the optimal conditions for phase matching by SHG are obtained.
  • the adhesive layer 22 has a light-transmitting property, and the acrylic adhesive having a glass transition point T g of about 75 ° C. or less is irradiated with ultraviolet light or visible light to cure the adhesive. It has a refractive index of about 1.52 or less. In particular, the adhesive layer 22 has at least the property of having a high transmittance with respect to the wavelengths of the laser light and the fundamental light described above.
  • the first permselective film 23 is an optical film provided so as to transmit the laser light and reflect the basic light, so that the transmittance and the reflectivity differ according to the wavelengths of the laser light and the basic light. Designed to.
  • the first selectively permeable film 23 has a wavelength of about 808 nm due to the relationship between the semiconductor laser 10, the first crystal member 20, and the second crystal member 21. And a laser beam having a wavelength of about 1064 nm is reflected.
  • the second permselective film 24 is an optical film provided so as to transmit the converted light and reflect the basic light, so that the transmittance and the reflectivity differ according to the wavelengths of the converted light and the basic light. Designed. That is, the second selective transmission film 24 transmits laser light having a wavelength of about 1064 nm due to the relationship between the semiconductor laser 10, the first crystal member 20, and the second crystal member 21 described above. Then, the laser light with a wavelength of about 532 nm is reflected.
  • the laser light having a wavelength of approximately 808 nm emitted from the semiconductor laser 10 is incident on the wavelength conversion element 11 from the side of the first selectively permeable film 23 and passes through the first selectively permeable film 23.
  • the light enters the first crystal member 20 and excites the first crystal member 20 to generate fundamental light having a wavelength of about 1064 nm.
  • the fundamental light having a wavelength of about 1064 nm output from the first crystal member 2 ° is incident on the adhesive agent 22 and transmitted through the adhesive layer 22 to form the second light.
  • the light enters the crystal member 21 and is wavelength-converted by the second crystal member 21 at a predetermined conversion efficiency, resulting in a converted light of approximately 532 nm with a wave length of 1/2.
  • the remaining fundamental light having a wavelength of about 106 nm, which is not converted in the second crystal member 21, is incident on the second permselective film 24 and is selectively transmitted through 2
  • the light is repeatedly reflected by the first selective transmission film 23 and the second selective transmission film 24 until the wave is converted into a converted light having a wavelength of approximately 532 nm by the wavelength ⁇ .
  • the converted light having a wavelength of approximately 532 nm output from the second crystal member 21 is incident on the second permselective film 24 and passes through the second permselective film 24, The light enters the emission lens 12 and is output from the laser beam 1 so as to have a predetermined beam shape, and is emitted to a desired position.
  • the laser light having a wavelength of about 808 nm emitted from the semiconductor laser 10 is used as the fundamental light having a wavelength of about 106 nm and the wavelength of about 53 nm. Converts to 2 nm converted light and outputs converted light.
  • the adhesive layer 22 is formed by irradiating an acryl-based adhesive having a glass transition point T g of about 75 ° C. or less with ultraviolet light or visible light to cure the adhesive as described above,
  • the refractive index is approximately 1.52 or less.
  • the acrylic adhesive includes an adhesive molecule having a molecular structure having a functional group based on an acrylic acid derivative such as an acrylate group, a methacrylate group, or a urethane acrylate group. It is an adhesive that bonds and cures through radical polymerization, anion polymerization, cationic polymerization, etc. due to double bonds.
  • a sample 1 to a sample 34 shown in Table 1 below are used, and a laser beam is emitted from the semiconductor laser 10 to the wavelength conversion element 11 at a predetermined output.
  • the peeling of the adhesive layer 22 and the destruction of the first crystal member 20 and / or the second crystal member 21 which occurred at this time were determined, and an adhesive having a good determination result was used.
  • Figure 2 shows the results in Table 1 as a graph.
  • ⁇ indicates peeling of the adhesive layer 22, the first crystal member 20 and / or the second crystal member 21.
  • X indicates that there is no breakage, and X indicates that there is peeling of the adhesive layer 22 and breakage of the first crystal member 20 and / or the second crystal member 21.
  • the adhesive shown in Sample 5 is an acrylic adhesive, and is U471 (trade name) manufactured by Chemitech.
  • the adhesive shown in Sample 6 is an acrylic adhesive, UV 3000 (trade name) manufactured by Daikin Industries, Ltd.
  • the adhesives shown in Samples 7 to 9 are acrylic adhesives, each of which is manufactured by Nagase & Co. (DENA), XNR 5472 F (trade name), XN R5520 (trade name), T695 / UR (product name).
  • the adhesives shown in Sample 10 to Sample 14 are acrylic adhesives, each of which is manufactured by Denka Kagaku Kogyo (DENKA) OP 1 080 L (product name), OP 1 030 K (product OP1030M (product name), OP1030MS (product name), and OP3010P (product name).
  • the adhesive shown in Sample 15 is an acrylic adhesive, 363 (trade name) manufactured by Henkel Japan.
  • the adhesives shown in Samples 16 and 17 are acrylic adhesives, PH150 (trade name) and PH300 (trade name) manufactured by Sunrise MSI.
  • the adhesives shown in Samples 18 to 21 are acrylic adhesives, each of which is manufactured by Kyoritsu Chemical Industry Co., Ltd. 1 se L6 (trade name), XVL 90 (trade name), 8807 L5 (trade name), and X8750 LK5 (trade name).
  • the adhesives shown in Samples 22 to 24 are epoxy adhesives, each of which is manufactured by Guikin Industries, Ltd., UV 3100 (trade name), UV 32 ⁇ 0 (trade name), and UV 4000 (trade name). ).
  • the adhesive shown in Sample 25 is an epoxy-based adhesive, and is XNR 5507 FL (trade name) manufactured by Seki Sangyo (DENA).
  • the adhesive shown in Sample 26 and Sample 27 is an epoxy-based adhesive. Adhesives are 3505 (trade name) and 3507 (trade name) manufactured by SunAtech (£ 1), respectively.
  • the adhesive shown in Sample 28 is an epoxy adhesive, and is ⁇ G146 (trade name) manufactured by Daizo- (II).
  • the adhesives shown in Samburu 29 to Sample 33 are epoxy-based adhesives, which are N ⁇ A 61 (trade name), NOA 71 (trade name), NOA A 73 (trade name), NO A 81 (trade name), and N ⁇ A 88 (trade name).
  • the adhesive shown in Sample 34 is an epoxy-based adhesive, and is TB3121 (trade name) manufactured by Sribond.
  • the adhesive having a glass transition point T g of 75 ° C. or less peels off the adhesive layer 22 and the first crystal member 20 and / or Although there is a sample in which the second crystal member 21 does not break down, the adhesive having a glass transition point Tg of 75 ° C or more peels off the adhesive layer 22 or Destruction of the product member 20 and the second product member 21 has occurred in all samples.
  • FIG. 4 A graph showing the relationship between D and the peeling of the adhesive layer 22 and the destruction of the adhesive is shown in Fig. 4.
  • 4 indicates the peeling of the adhesive ⁇ 22 or the first product X indicates that there is no destruction of the member 21 and X indicates that the adhesive layer 22 has been peeled off or that the first connection member 20 and / or the second This indicates that there is destruction of the product member 21.
  • the rareness of each sample in Fig. 4 indicates that the sample shown in Table 1 is an acrylic type and the glass transition point T is 75 ° C. Only the following samples are shown sorted in order of refractive index nD.
  • the glass transition point Tg having translucency is approximately 75 ° C. or less. It is understood that a cryl-based adhesive is preferably used under the condition that the refractive index after curing by irradiation with ultraviolet light or visible light is approximately 1.52 or less.
  • the adhesive for forming the adhesive layer 22 As the adhesive for forming the adhesive layer 22, Samples 5, 16, 17, 17, 19, and 20 shown in Table 1 above are preferable, and all of the above conditions are satisfied. As described above, the adhesive layer 22 has translucency, and is cured by irradiating an acryl-based adhesive having a glass transition point T g of about 75 ° C. or less with ultraviolet light or visible light. The refractive index after hardening is set to be approximately 1.52 or less.
  • the adhesive layer 22 is peeled off, and the first crystal member 20 and / Or the occurrence of destruction of the second crystal member 21 can be suppressed, Improves product life and product reliability.
  • the laser pointer 1 can suppress separation of the adhesive layer 22 and destruction of the first crystal member 20 and / or the crystal member 21 of the second crystal member 21.
  • Laser light can be input, and the output of the converted light can be improved.
  • the laser pointer 1 can convert the wavelength band of the converted light, that is, the output laser light, into the green wavelength band having high luminosity characteristics, the conventional red wavefront? A bright and easy-to-see laser beam can be output even at a low output with respect to the laser beam in the region, and the safety in use is improved.
  • the laser pointer 1 forms the wavelength conversion element 11 by bonding the optical elements as described above, the number of parts is small, and a simple apparatus without adjustment is required. Costs can be reduced.
  • the semiconductor laser 10 the first crystal member 20, the second crystal member 21, and the first The properties and materials of the selectively permeable film 23 and the second selectively permeable film 24 may be selected according to the wavelength band of the target converted light.
  • the first crystal member 20 and the second crystal member 21 may be doped with a dopant such as Nd at an arbitrary concentration, and may be set according to the intended use.
  • the first crystal member 20 and the second crystal member 21 may be flat, curved, or spherical, and may be stacked in layers, but are not limited thereto.
  • the wafers of the first crystal member 20 and the wafers of the second crystal member 21 are so arranged that the respective surfaces facing each other have a linear expansion coefficient different by 5 ppm or more and include a crystal axis. Optical polishing.
  • the above-mentioned adhesive is applied to the opposite surface of the wafer of the first crystal member 20 or the wafer of the second crystal member 21, and the wafer of the first crystal member 20 and the second bond are formed.
  • the wafer of the crystal member 21 is bonded, and the adhesive is irradiated with light to cure the adhesive, thereby forming an adhesive layer 22.
  • the first selective transmission crotch 23 and the second selection The permeable membrane 24 is formed and cut to a desired size.
  • the wavelength conversion element 11 is manufactured as described above. Specifically, as shown in Table 2 below, based on Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 13 explain. Table 2 First crystal member Adhesive agent Light intensity Thickness 200 ° C 250 ° C / Second crystal member (mW / cm ') (Aim) / 4H / 4H Implementation Row 1 KTP / VY04 Sample 20 1 6 ⁇ ⁇ ⁇ Example 2 Samples 1 7 1 6 ⁇ 0 ⁇ Example 3 Samples 2 0 5 6 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ Example 4 Samples 1 7 5 6 ⁇ ⁇ 5 Example 5 Samples 2 0 1 3 ⁇ ⁇ ⁇ Example 6 individual samples 1 7 1 3 ⁇ ⁇ ⁇ Example ⁇ individual samples 2 0 5 3 ⁇ ⁇ ⁇ Example 8 individual samples 1 7 5 3 ⁇ ⁇ 9 Example 9 quartz / glass sample 2 0 1 6 ⁇ ⁇ ⁇ Example 1 0 individual sample 1 7 1 6 ⁇ ⁇ ⁇ Example 1 1 individual sample 2 0 5 6
  • the wavelength conversion element 11 produced in Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 13 was placed in a thermostatic oven whose temperature was controlled at 200 ° C. After storing for 4 hours, peeling of the adhesive layer 22 was observed.
  • the wavelength conversion element 11 produced in Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 13 was placed in a thermostatic oven whose temperature was controlled at 250 ° C. After storing for 4 hours, the peeling of the adhesive layer 22 was observed.
  • ⁇ indicates that the adhesive layer 22 did not peel off
  • ⁇ indicates that a part of the adhesive layer 22 peeled off
  • X indicates that the adhesive layer 22 This indicates that more than half of the peeled off.
  • Example 1 first, a substantially 1.5 cm ⁇ 3.0 cm KTP crystal wafer cut to a phase matching angle and a plane cut along the a-axis, that is, a plane are cut out.
  • the YVO. A roughly circular wafer with a diameter of about 2.5 cm, was pressed in half in a direction inclined by 45 ° with respect to the c-axis. Optically polished in degrees.
  • the adhesive of Sample 20 described above was applied to the bonding surface of the optically polished KTP crystal wafer, and bonded so that the c-axis of the KTP crystal and the c-axis of the YVO 4 crystal were inclined by 45 °.
  • the coating amount of the adhesive was adjusted so that the thickness of the adhesive layer 22 was 6 ⁇ m.
  • the adhesive was cured by irradiating ultraviolet light having a light intensity of 1 mW / cm 2 .
  • Example 2 was performed under the same conditions as Example 1 except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Example 3 was performed under the same conditions as in Example 1 except that the curing of the adhesive was performed by irradiating ultraviolet light having a light intensity of 5 mW / cm 2 .
  • Example 4 was performed under the same conditions as Example 3 except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Example 5 was performed under the same conditions as Example 1 except that the thickness of the adhesive layer 22 was 3 / m.
  • Example 6 was carried out under the same conditions as in Example 5, except that Sample 17 was used as the adhesive. ⁇ Example 7>
  • Example 7 except that the light intensity in the curing of the adhesive is irradiated with ultraviolet light of 5 mW / cm 2, and the thickness of the adhesive layer 2 2 and 3 ⁇ M, carried out under the same conditions as ⁇ Example 1 Was.
  • Example 8 was performed under the same conditions as Example 7 except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • a quartz plate having a substantially lmm thickness and a roughly 15 mm x 15 mm approximately force shape and a BK 7 optical glass having a roughly 2 mm thickness and a substantially 19 mm x 25 mm substantially square shape are optically combined.
  • the procedure was carried out under the same conditions as in Example 1 except that they were polished and bonded.
  • Example 10 was performed under the same conditions as Example 9 except that Sample 1 was used as the adhesive.
  • Example 11 was performed in the same manner as in Example 9 except that the curing of the adhesive was irradiated with ultraviolet light having a light intensity of 5 mW / cm 2 .
  • Example 12 was performed under the same conditions as Example 11 except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Example 13 was performed under the same conditions as in Example 9 except that the thickness of the adhesive layer was set to 3.
  • Example 14 was performed under the same conditions as Example 13 except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Example 1 5 except that the light intensity in the curing of the adhesive is irradiated with ultraviolet light of 5 mW / cm 2, and the thickness of the contact Chakuzaiso 22 and 3 / m, performed under the same conditions as in Example 9 was.
  • Example 16 was carried out under the same conditions as in Example 15 except that Sample 1 was used as the adhesive.
  • Example 17 a wafer obtained by cutting a wafer of a substantially circular YVO 4 crystal having a diameter of about 2.5 cm cut out by a half into a half and a roughly 1.5 cm ⁇ 3.0 cm The procedure was performed under the same conditions as in Example 1 except that the shaped quartz plate was optically polished and bonded with sufficient precision for laser vibration.
  • Example 18 was carried out under the same conditions as in Example 17, except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Example 19 was carried out under the same conditions as in Example 1 except that the curing of the adhesive was irradiated with ultraviolet light having a light intensity of 5 mW / cm 2 .
  • Example 20 was carried out under the same conditions as in Example 19, except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Example 21 was performed under the same conditions as Example 17 except that the thickness of the adhesive layer 22 was 3 ⁇ m.
  • Example 22 was carried out under the same conditions as in Example 21 except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Example 23 was carried out under the same conditions as in Example 17 except that ultraviolet light having a light intensity of 5 mW / cm 2 was applied to cure the adhesive, and the thickness of the adhesive layer 22 was changed to 3 ⁇ m.
  • Example 24 was performed under the same conditions as in Example 23 except that Sample 17 was used as the adhesive. I went in.
  • Comparative Example 1 was performed under the same conditions as in Example 1 except that Sample 1 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 2 was performed under the same conditions as Example 1 except that Sample 10 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 3 was performed under the same conditions as Example 1 except that Sample 28 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 4 was carried out under the same conditions as in Example 9 except that Sample 1 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 5 was performed under the same conditions as Example 9 except that Sample 10 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 6 was performed under the same conditions as Example 9 except that Sample 28 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 7 was carried out under the same conditions as in Example 17 except that Sample 1 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 8 was performed under the same conditions as in Example 17 except that Sample 10 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 9 was performed under the same conditions as in Example 17 except that Sample 28 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 10 was performed under the same conditions as in Example 1 except that ultraviolet light having a light intensity of 2 OmW / cm 2 was applied to cure the adhesive.
  • Comparative Example 11 was performed under the same conditions as Comparative Example 10 except that Sample 17 was used as the adhesive.
  • Comparative Example 12 was performed under the same conditions as Example 1 except that only the adhesive layer 22 was 2 ⁇ m.
  • Comparative Example 13 was performed under the same conditions as Comparative Example 12 except that Sample 17 was used as the binding agent.
  • the glass transition point Tg of the adhesive is 75 ° C or less and the refractive index nD of the cured adhesive is 1.52 or less.
  • the adhesive layer 22 did not peel off.
  • 250 ° C / 4H which is a more severe condition, when the ultraviolet light intensity is 5 mW / cm 2 or less and the film thickness is 3 ⁇ m or more, the adhesive layer 22 is peeled off. Etc. did not occur.
  • adhesives with a glass transition point T g higher than 75 ° C, adhesives with a refractive index nD higher than 1.52, and epoxy-based adhesives have a temperature of 150 ° C / 100H, 2 Under both the conditions of 00 ° C / 4H and 250 ° C / 4H, sufficient adhesion could not be maintained, and peeling of the adhesive layer 22 occurred.
  • the bonding can be performed without warping of the wafer due to the stress of the first selectively permeable film 23 and the second selectively permeable film 24.
  • a uniform adhesive layer 22 can be obtained.
  • the wavelength conversion element 11 manufactured in this way can not only improve various characteristics, but also suppress the characteristic variation of the cut wavelength conversion element 11.
  • the thickness of the adhesive layer 22 can be adjusted to be larger than 1 ⁇ m.However, when the film W is large, the thickness accuracy of the adhesive layer 22 becomes poor.
  • the thickness of the adhesive layer 22 is preferably 20 m or less.
  • an adhesive that is cured by irradiating ultraviolet light or visible light is used, but an adhesive that is cured by applying heat may be used.
  • irradiation condition of ultraviolet light or visible light for curing the adhesive a method using an existing light source such as a metal halide lamp, a black light, a mercury lamp, and natural light can be used.
  • irradiation conditions 0. 1 mW / cm 2 ⁇ 2 0 0 m W / cm can be carried out at a light intensity of up to 2, 0 irradiation conditions of the ultraviolet light or visible light as described above. It is desirable to irradiate with a light intensity of l mW / cm 2 or more and 5 mW / cm 2 or less at a dose specified by the manufacturer.
  • a heat curing step may be performed after irradiation with ultraviolet light or visible light.
  • the first crystal part and N d linear expansion coefficient of the opposed faces comprises 5 ppm or more different KT I_ ⁇ P 0 4 or quartz de to one flop YVO
  • the second crystal member including No. 4 is bonded to the second crystal member using an acrylic adhesive having a glass transition point of 75 ° C. or less, and the refractive index of the cured adhesive is 1.52 or less.
  • the optical element with thermal expansion coefficient The adhesive layer alleviates the stress caused by the difference between the first and second crystal members, thereby preventing peeling of the adhesive layer from the first and second crystal members and the destruction of the first and second crystal members. can do.

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Abstract

　本発明は、光源からの出射された所定の波長の光を、異なる波長の光に変換して出力する光学素子であり、互いに対向するそれぞれの面の線膨張係数が５ｐｐｍ以上異なる第１の結晶部材（２０）と第２の結晶部材（２１）とを、互いに対向する面が結晶軸を含むように光学研磨し、ガラス転移点が７５℃以下のアクリル系の接着剤を第１の結晶部材（２０）又は第２の結晶部材（２１）の接着面に塗布して第１の結晶部材（２０）及び第２の結晶部材（２１）を接着し、接着剤に光を照射してこの接着剤を硬化させて、屈折率が１．５２以下の接着剤層（２２）を形成し、所望のサイズに切断されて形成される。この光学素子は、第１及び第２の結晶部材を接合する接着剤層（２２）の剥離及び結晶破壊が抑えられる。

Description

明細 ffi 光 :素子、 光出射装置及び光学素子の製造方法 技術分野 本允明は、 非線形光学現象を fflいて光の波長変換を行う光学素子と、 このよう な光学素子を用いて波長変換された光を出射する光出射装置と、 このような光学 素子の製造方法とに関する。
本出願は、 日木国において 2 0 0 2年 6月 2 6 日に出願された日本特許出願番 号 2 0 0 2— 1 8 6 6 9 7を基礎として優先権を主張するものであり、 この出願 は参照することにより、 本出願に援用される。 背景技術 小型の短波長レーザや波長変換レーザとして、 非線形光学結晶を用いた S H G ( Second Harmonic Generation： 第 2高調波発生） レーザを代表とした O P O ( Opti cal Parametric Osci l l ator：光パラメ ト リック発振） レーザがある。 この レーザは、 所定の波長のレーザ光を基本光とし、 この基本光を基本光とは異なる 波長のレーザ光に変換した変換光として出射する。 このような波長変換を行うレ —ザは、 光ディスク装置や光通信モジュール等の各種光源として用いられる。 このようなレーザは、 非線形光学結晶を共振器内部に配設した内部共振器型の 〇 P 0レーザに固体レーザ結晶が設けられ、 この固体レーザ結晶側の端面から半 導体レーザなどから出射したレ一ザ光を入射させて固体レ一ザ結晶を励起し基本 光を発生させる方法を用いる。
この場合に、 上述のレーザは、 共振器内部に配設された全ての光学素子を接触 又は接着して、 レーザ光の入力側の端面とレーザ光の出力側の端面とで共振器を 形成することで、 装置の小型化が可能であり、 また光学素子の調整を不要とする ことができるため、 様々な用途に応用することが可能である。 また、 このような レーザは、 小型化が可能であるだけでなく、 共振器内部で基本光を繰り返し反射 させることで変換効率を向上させることも可能である。
このようなレーザに用いる光学索子の製造方法としては、 比較的大きなウェハ 状の 2つの結晶部材を接着剤で接翁してから、 その後に光学膜等を成膜して、 チ ップに切断するようにしている。
この方法では、 光学脱の応力によるウェハの反りなどがない状態で接着できる ため、 均一な膜厚の接着剤層を得ることができる。 従って、 光学部品の各種特性 を向―ヒできるだけでなく、 切断されたチップの特性ばらつきを押さえることがで きる。
上述したような光学素子の製造方法では、 光学膜の成膜時に接着剤層が高温に さらされるので 2つの結晶部材における線膨張係数の相異により、 接着剤層の剥 離や結晶部材の破壊を引き起こす場合がある。
また、 半導体レーザからのレーザ光による励起により基本光を発生させるレー ザでは、 レーザ光により光学素子が熱せられるため、 レーザ光の出力を上げたと きに、 2つの結晶部材における線膨張係数の相異により、 接着剤層の剥離や結晶 部材の破壊が起きる。
特に、 線膨張係数が大きく異なる 2つの結晶部材を接着する場合には、 接着剤 Mの剥離や結晶部材の破壊が顕著に起きる。
上述したような接着剤層の剥離や結晶部材の破壊が起きる原因として、 線熱膨 張係数の大きく異なる 2つ結晶部材が張り合わされ、 接着状態で高温に曝される と、 線膨張係数の相異から接着剤層に応力が生じる。 接着剤層がこの応力を緩和 すれば、 接着剤層の剥離も基盤破壊も起きない。 接着剤層が応力を緩和できない 場合、 最も弱い強度の部分から剥離又は破壊が発生し、 接着剤層が結晶部材から 剥離するか結晶部材の破壊が発生するかは、 接着剤層の接着強度と結晶部材のも ろさとの関係で決まる。 ここで、 接着剤層が応力を緩和できるかは、 接着剤が硬 化した接着剤層の機械的物性と接着剤層の厚みと接着面積からなる幾何学的要因 とから決定される。 発明の閧示 木究明の目的は、 上述したような光学素子が有する問題点を解消することがで きる新規な光学 %子、 この光学素子を用いた光出射装置及び光学素子の製造方法 を提供することにある。
本発明の他の目的は、 線膨:; 'M係数の相異による接着剤層の剥離や結晶部材の破 壊が ¾生しない光学素子及びこの光学素子を iffiえる光出射装！！を提供することに ある。
本発明の更に他の目的は、 線膨張係数の相異による接着剤層の剥離や結晶部材 の破壊が発生しない光学素子の製造方法を提供することを LI的とする。
上述の目的を; S 成するために本発明に係る光学素子は、 光源からの出射された 所定の波長の光を、 所定の波長に対して異なる波長に変換して出力する光学素子 において、 K T i 0 P C 又は石英を含む第 1の結品部材と、 N dをド一プした Y V O 4を含む第 2の結晶部材と、 第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を接着する 接着剤層とを備え、 第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材は、 接着剤層を介して互 いに対向する面の線膨張係数が 5 p p m以上異なり、 且つ接着剤層を介して互い に対向する面が結晶軸を含むように配設され、 接着剤層は、 ガラス転移点が 7 5 °C以下のアクリル系の接着剤に光を照射して接着剤が硬化して形成されてなり、 硬化後の屈折率が 1 . 5 2以下である。
本発明に係る光学素子は、 互いに対向する面の線膨張係数が 5 p p m以上異な る第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を、 これらの面が結晶軸を含むように配設 し、 ガラス転移点が 7 5 °C以下のアクリル系の接着剤を第 1の結晶部材又は第 2 の結晶部材の面に塗布して第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を当接し、 接着剤 に光を照射して接着剤を硬化することで、 第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材の 互いに対向する面の線膨張係数の差に起因する接着剤層の剥離や第 1の結晶部材 及び/又は第 2の結晶部材の碑壊を抑止することができる。
本発明に係る光出射装置は、 所定の波長の光を出射する光源と、 K T i O P O 又は石英を含む第 1の結晶部材と N dをドープした Y V O 4を含む第 2の結晶部 材と第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を接着する接着剤層とを有して光源から 出射された光の波長を所定の波長に対して異なる波長に変換して出力する光学素 子とを備え、 第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材は、 接着剤層を介して互いに対 向する而の線膨張係数が 5 p p m以上異なり、 且つ接 ί剤層を介して互いに対向 する而が結晶軸を含むように配設され、 接翁剤層は、 ガラス転移点が 7 5 °C以下 のァクリル系の接着剤に光を照射して接着剤が硬化して形成されてなり、 硬化後 の屈折率を 1 . 5 2以下とする。
本発明に係る光出射装^は、 互いに対向する面の線膨張係数が 5 111以上¾ なる第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を、 これらの面が結晶軸を含むように ffi 設し、 ガラス転移点が 7 5 °C以下のアク リル系の接着剤を第 1の結晶部材又は第 2の結晶部材の而に塗布して第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を当接し、 接着 剤に光を照射して接着剤を硬化することで、 第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材 の互いに対向する而の線膨張係数の差に起因する接着剤層の剥離や第 1の結晶部 材及び/又は第 2の結晶部材の破壊を抑止することができる。
本発明に係る光学素子の製造方法は、 光源からの出射された所定の波長の光を、 所定の波長に対して異なる波長に変換して出力する光学素子の製造方法において、 K T i O P〇■!又は石英を含む第 1の結晶部材と N dをド一プした Y V 0 4を含む 第 2の結晶部材とを、 互いに対向するそれそれの面の線膨張係数が 5 p p m以上 異なり、 且つ上記面が結晶軸を含むように光学研磨する研磨工程と、 ガラス転移 点が 7 5 °C以下のァクリル系の接着剤を第 1の結晶部材又は第 2の結晶部材の面 に塗布する塗布工程と、 第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を、 塗布された接着 剤を介して当接し、 接着剤に光を照射して接着剤を硬化させ、 屈折率が 1 . 5 2 以下の接着剤層を形成する接着工程と、 接着剤層を介して接着された第 1の結晶 部材及び第 2の結晶部材を所望のサイズに切断する切断工程とを有する。
本発明に係る光学素子の製造方法は、 互いに対向する面の線膨張係数が 5 p p m以上異なる第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を、 これらの面が結晶軸を含む ように配設し、 ガラス転移点が 7 5 °C以下のァクリル系の接着剤を第 1の結晶部 材又は第 2の結晶部材の面に塗布して第 1の結晶部材及び第 2の結晶部材を当接 し、 接着剤に光を照射して接着剤を硬化させて接着し、 所望のサイズの光学素子 を切り出す。 このように製造された光学素子では、 第 1の結晶部材及び第 2の結 晶部材の線膨張係数の差による接着剤層の剥離や第 1の結晶部材及び/又は第 2 の結品部材の破壊を抑止することができる。
本究明の更に他の目的、 本 ¾明によって得られる具体的な利点は、 以下におい て図而を参照して説明される実施の形態の説 Wから一層明らかにされるであろう 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明を適用したレーザポィ ンタの構成を示す側面図である。
図 2は、 波長変換素子の接着剂層を形成する接着剤の各サンブルの判定結果を 示す図である。
図 3は、 波長変換素子の接着剤層を形成する接着剤の各サンブルのうちァクリ ル系のサンブルを、 ガラス転移点 T g順に並べた判定結果を示す図である。 図 4は、 波長変換素子の接着剤層を形成する接着剤の各サンプルのうちァクリ ル系のサンプル且つガラス転移点 T gが 7 5 °C以下のサンプルを、 硬化後の屈折 率 n D順に並べた判定結果を示す図である。 究明を実施するための最良の形態 以下、 本究明をレーザポィン夕に適用した例を挙げて説明する。
本発明が適用されたレーザポィンタは、 半導体レーザから出射されたレーザ光 の波長を変換してより波長の短いレーザ光を出力することができるものであり、 利用者の所望の位置をレーザ光で指し示すことができるものである。
ここで、 一般的なレ一ザポインタは、 略 6 0 0 n m以上の赤色の波長帯域のレ —ザ光を照射するものであるが、 本発明を適用したレーザポインタは、 赤色より も視認性の高い略 5 0 0 n m程度の緑色の波長帯域のレーザ光を出射する。 本発明が適用されたレーザポインタ 1は、 図 1に示すように、 レーザ光を出射 する半導体レーザ 1 0と、 半導体レーザ 1 0から出射されたレ一ザ光の波長を変 換して出力する波長変換素子 1 1 と、 波長変換素子 1 1で変換されたレーザ光の ビーム形状を成形する出射レンズ 1 2 と、 半導体レーザ 1 0を駆動する電力を供 給する電池 1 3とを備えている。 半導体レーザ 1 0は、 例えば、 波長が略 8 0 8 n mのレーザ光を出射する半導 休レーザである。
波長変換素子 1 1は、 半導体レーザ 1 0から出射されたレーザ光を波長変換し て略 5 3 2 n mのレーザ光 （以下では、 変換光と称する。 ） を出力する素子であ る。
出 JWレンズ 1 2は、 変換光のビ一厶形状を成形するように, けられたレンズ粜 子であり、 例えば、 ビーム徉の調整 を行うことができるように、 光軸方向への 位置調整が可能とされている。
電池 1 3は、 半導体レーザ 1 0を駆動する電力を供給する？ Ιΐ池であり、 レーザ ポインタ 1の装 it構成を小型化するために、 小型の電池を用いる。 なお、 電池 1 3は、 後述するレーザポインタ 1の筐体の形状が略円筒形状とされている場合に は、 i' 体内に収まるように円筒形状とすることが好ましい。
以上のように構成されたレーザポインタ 1は、 半導体レーザ 1 0 と、 波長変換 素子 1 1 と、 出射レンズ 1 2と、 電池 1 3とが、 図示しない筐体内に岡定されて おり、 例えば、 略円筒形状、 いわゆるペン型の形状に形成されている。
ここで、 波長変換素子 1 1は、 第 1の結晶部材 2 0 と、 第 2の結晶部材 2 1 と、 これら第 1の結晶部材 2 0と第 2の結晶部材 2 1 との間に接着剤を硬化させて形 成される接着剤層 2 2と、 第 1の結晶部材 2 0及び第 2の結晶部材 2 1 を間に挟 み込み共振器を形成する一対の光学膜である第 1の選択透過膜 2 3及び第 2の選 択透過膜 2 4とを有している。
第 1の結晶部材 2 0は、 例えば、 ネオジゥムを ド一ブした Y V 0 (YttriumVa nadate) であり、 第 1の選択透過膜 2 3を透過したレーザ光が入射され、 このレ 一ザ光により励起されて波長が略 1 0 6 4 n mのレーザ光 （以下では、 基本光と 称する。 ） を出力する。
第 2の結晶部材 2 1は、 例えば、 K T i O P C (以下では、 K T Pと称す る。 ） であり、 第 1の結晶部材 2 0から出力された基本光を S H Gにより波長を 1 / 2のレーザ光、 すなわち変換光に変換して、 略 5 3 2 n mの変換光を第 2の 選択透過膜 2 4側へ出力する。
第 1の結晶部材 2 0及び第 2の結晶部材 2 1は、 互いに対向する面の線膨張係 数が 5 p p m以上異なっており、 S H Gによる位相整合を行うのに最適な条件と なるように、 互いに C軸を含む面が対向するように配設されている。
ここで、 S H Gレ一ザに川いる波長変換素子 1 1の場合、 KTPに YV〇 を張 り合わせるが、 その結晶軸の関係は、 丁卩の 0軸と丫 0.1の &/0合成軸が貼 り合わされるので、 線膨張係数の差が— 0. 6 5 (KTP) — 7. 9 (YV0 ) = 8. 55 ppmと大きくなる。
接着剤層 2 2は、 透光忡を有し、 ガラス転移点 T gが略 75°C以下のァク リル 系の接着剤に紫外光又は可視光を照射してこの接着剤を硬化することで形成され、 屈折率が略 1. 52以下とされている。 特に、 接着剂層 2 2は、 少なく とも、 上 述したレーザ光及び基本光の波長に対して高い透過率を有する性質を備えている。 第 1の選択透過膜 2 3は、 レーザ光を透過させ、 基本光を反射するように設け られた光学膜であり、 レーザ光及び基本光の波長に応じて透過率及び反射率が異 なるように設計されている。 すなわち、 第 1の選択透過膜 23は、 上述した半導 体レーザ 1 0、 第 1の結晶部材 20及び第 2の結晶部材 2 1との関係により、 波 長が略 808 nmのレ一ザ光を透過させ、 波長が略 1 0 64 nmのレーザ光が反 射する。
第 2の選択透過膜 24は、 変換光を透過させ、 基本光を反射するように設けら れた光学膜であり、 変換光及び基本光の波長に応じて透過率及び反射率が異なる ように設計されている。 すなわち、 第 2の選択透過膜 24は、 上述した半導体レ —ザ 1 0、 第 1の結晶部材 20及び第 2の結晶部材 2 1との関係により、 波長が 略 1 064 nmのレーザ光を透過させ、 波長が略 532 nmのレーザ光が反射す る。
このように構成された波長変換素子 1 1を備えるレーザボインタ 1について、 半導体レ一ザ 1 0から出射されたレーザ光が変換光として出射されるまでの光路 を説明する。
半導体レーザ 1 0から出射された波長が略 808 nmのレーザ光は、 第 1の選 択透過膜 2 3側から波長変換素子 1 1に入射されて第 1の選択透過膜 2 3を透過 して第 1の結晶部材 2 0に入射し、 第 1の結晶部材 20を励起させて波長が略 1 064 nmの基本光を発生させる。 次に、 第 1の結晶部材 2 ◦から出力された波良が略 1 0 6 4 n mの基本光は、 接翁剤 « 2 2に入射して接着剤層 2 2を透過し、 第 2の結晶部材 2 1に入射して 第 2の結晶部材 2 1 により所定の変換効率で波長変換されて波畏が 1 / 2の略 5 3 2 n mの変換光となる。
また、 第 2の結晶部材 2 1において波長変換がされなかった波長が略 1 0 6 4 n mの残りの基本光は、 第 2の選択透過膜 2 4に入射して 2の選択透過胶 2 4 で反射され、 波長が略 5 3 2 n mの変換光に波 β変換されるまで、 第 1の選択透 過膜 2 3と第 2の選択透過膜 2 4との問で繰り返し反射される。
次に、 第 2の結晶部材 2 1から出力された波長が略 5 3 2 n mの変換光は、 第 2の選択透過膜 2 4に入射して第 2の選択透過膜 2 4を透過し、 出射レンズ 1 2 に入射して所定のビーム形状となるよう レ一ザポィン夕 1から出力されて所望の 位置に出射される。
このように、 本究明に係るレーザポインタ 1では、 半導体レーザ 1 0から出射 された波長が略 8 0 8 n mのレーザ光を、 波長が略 1 0 6 4 n mの基本光、 波長 が略 5 3 2 n mの変換光に変換して、 変換光を出力する。
ここで、 接着剤層 2 2についてさらに詳細に説明する。
接着剤層 2 2は、 上述したようにガラス転移点 T gが略 7 5 °C以下のァクリル 系の接着剤に紫外光又は可視光を照射してこの接着剤を硬化することで形成され、 屈折率が略 1 . 5 2以下とされている。
ここでアクリル系の接着剤とは、 アタリ レート基、 メタクリ レート基、 ウレ夕 ンァクリ レート基などのァクリル酸誘導体による官能基を持った分子構造をもつ た接着剤分子が、 そのァクリル酸誘導体に含まれる 2重結合によるラジカル重合、 ァニオン重合、 カチオン重合などで結合し硬化する接着剤である。
接着剤層 2 2に用いる接着剤としては、 以下の表 1に示す、 サンプル 1〜サン ブル 3 4を用いて、 波長変換素子 1 1に半導体レーザ 1 0から所定の出力でレー ザ光を出射した際に発生した接着剤層 2 2の剥離及び第 1の結晶部材 2 0及び/ 又は第 2の結晶部材 2 1の破壊の判定を行い、 判定結果が良好な接着剤を用いた。 また、 表 1の結果を図 2にグラフとして示す。 なお、 表 1及び図 2中に示す、 〇 は、 接着剤層 2 2の剥離や、 第 1の結晶部材 2 0及び/又は第 2の結晶部材 2 1 の破壊がないことを示し、 Xは、 接着剤層 2 2の剥離や、 第 1の結晶部材 2 0及 び/又は第 2の結晶部材 2 1の破壊があることを示している。
表 1 メーカ モデル 种 i Tg('C) 屈折率 判定 サンプル 1 Adell UT-20 ァク リノレ 112 1.52 X サンプル 2 Adell V300 アク リル - 1.52 X サンプル 3 Adell HV153 ァク リノレ - 1.63 X サンプル 4 Adell HR154 アタ リノレ - - X サンプル 5 Chemitec U471 アク リル 30 1.49 〇 サンプル 6 Daikin UV3000 アク リル 100 1.498 X サンプル 7 Dena XNR5472F アク リル 23 - X サンプル 8 Dena XNR5520 アク リル 34 - X サンプル 9 Dena T695/UR アク リル 75 - X サンプル 1 0 Denka OP1080L ァク リノレ -8 1.544 X サンプル 1 1 Denka 0P1030K アク リル 8 1.555 X サンプル 1 2 Denka 0P1030M アタ リノレ 7 1.548 X サンプル 1 3 Denka 0P1030MS アク リル 15 1.548 X サンプル 1 4 Denka 0P3010P ァク リノレ X サンプル 1 5 Loctite 363 アク リル X サンプル 1 6 Sunrise PH150 アク リル -19 1.502 〇 サンプル 1 Ί Sunrise PH300 アク リル -20.8 1.505 〇 サンプル 1 8 Kyoritsu 801seL6 アク リル 3 〇 サンプル 1 9 Kyoritsu XVL90 アク リル 66 1.518 〇 サンプル 2 0 Kyoritsu 8807L5 ァク リノレ 62.7 1.518 〇 サンプル 2 1 Kyoritsu X8750LK5 アク リル 37 1.616 X サンプル 2 2 Daikin UV3100 エポキシ 130 X サンプル 2 3 Daikin UV3200 エポキシ 162 X サンプル 2 4 Daikin UV4000 エポキシ 52 1.567 X サンブル 2 5 Dena XNR5507FL エポキシ 180 - X サンプル 2 6 EMI 3505 エポキシ 150 1.5152 X サンブル 2 7 EMI 3507 エポキシ 142 1.56 X サンプル 2 8 EpoTek 0G.146 エポキシ 75 1.4767 X サンプル 2 9 Norland N0A61 エポキシ 30 X サンブル 3 0 Norland N0A71 エポキシ 30 1.56 X サンプル 3 1 Norland N0A73 エポキシ 30 1.56 X サンブル 3 2 Norland N0A81 エポキシ 30 1.56 X サンプル 3 3 Norl nd N0A88 エポキシ 30 1.56 X サンブル 3 4 3bond TB3121 エポキシ 41 X サンプル 1〜サンプル 4に示す接着剤は、 アクリル系の接着剤であり、 それそ れァーデル社製の UT— 20 (商品名） 、 V 300 (商品名） 、 HV 1 53 (商 品名） 、 HR 1 54 (商品名） である。 サンプル 5に示す接着剤は、 アクリル系 の接着剤であり、 ケミテック社製の U47 1 (商品名） である。 サンプル 6に示 す接着剤は、 アクリル系の接着剤であり、 ダイキン工業社製の U V 3 000 (商 品名） である。 サンプル 7〜サンプル 9に示す接着剤は、 アク リル系の接着剤で あり、 それそれ長瀬産業 （DENA) 社製の XNR 5472 F (商品名） 、 XN R 55 20 (商品名） 、 T 69 5 /UR (商品名） である。 サンプル 1 0〜サン プル 1 4に示す接着剤は、 アクリル系の接着剤であり、 それそれ電気化学工業 (D E NK A) 社製の OP 1 080 L (商品名） 、 OP 1 030 K (商品名） 、 OP 1 030M (商品名） 、 OP 1 030 MS (商品名） 、 OP 30 1 0 P (商 品名） である。 サンプル 1 5に示す接着剤は、 アクリル系の接着剤であり、 ヘン ケルジャパン社製の 363 (商品名） である。 サンプル 1 6、 サンプル 1 7に示 す接着剤は、 アクリル系の接着剤であり、 それそれサンライズ M S I社製の P H 1 50 (商品名） 、 PH 300 (商品名） である。 サンプル 1 8〜サンプル 2 1 に示す接着剤は、 アクリル系の接着剤であり、 それぞれ共立化学産業社製の 80 1 s e L 6 (商品名） 、 XVL 9 0 (商品名） 、 8 807 L 5 (商品名） 、 X 8 7 50 LK 5 (商品名） である。
サンプル 22〜サンプル 24に示す接着剤は、 エポキシ系の接着剤であり、 そ れそれグイキン工業社製の UV 3 1 00 (商品名） 、 UV 32 ◦ 0 (商品名） 、 U V 4000 (商品名） である。 サンプル 25に示す接着剤は、 エポキシ系の接 着剤であり、 瀬産業 （DENA) 社製の XNR 5 507 F L (商品名） である' サンプル 26、 サンプル 27に示す接着剤は、 エポキシ系の接着剤であり、 そ れそれサンエイテック （£ 1 ) 社製の350 5 (商品名） 、 3 5 07 (商品 名） である。 サンプル 28に示す接着剤は、 エポキシ系の接着剤であり、 ダイゾ ― (ΕΡΟΤΕΚ) 社製の〇G 1 46 (商品名） である。 サンブル 2 9〜サンプ ル 33に示す接着剤は、 エポキシ系の接着剤であり、 それそれサンエイテック (NORLAND) 社製の N〇A 6 1 (商品名） 、 NOA 7 1 (商品名） 、 NO A 73 (商品名） 、 NO A 8 1 (商品名） 、 N〇 A 88 (商品名） である。 サン プル 34に示す接着剤は、 エポキシ系の接着剤であり、 スリ一ボン ド社製の TB 3 1 2 1 (商品名） である。
表 1及び図 2より、 アクリル系の接着剤では、 接着剤層 2 2の剥離や第 1の結 晶部材 20及び/又は第 2の結晶部材 2 1の破壊が発生しないサンプルがあるの に対して、 エポキシ系の接着剤では、 接着剤層 2 2の剥離や第 1の結晶部材 2 0 及び第 2の結晶部材 2 1の破壊が全てのサンプルにおいて発生している。
次に、 表 1に基づき、 判定結果が良好なアクリル系の接着剤を抽出して、 各サ ンプルのガラス転移点 T gと接着剤層 2 2の剥離、 結晶破壊との関係を示すグラ フを図 3に示す。 なお、 図 3中に示す、 〇は、 接着剤層 2 2の剥離や、 第 1の結 晶部材 20及び/又は第 2の結晶部材 2 1の破壊がないことを示し、 Xは、 接着 剤層 2 2の剥離や、 第 1の結晶部材 20及び/又は第 2の結晶部材 2 1の破壊が あることを示している。 また、 図 3における各サンブルの順番は、 表 1に示すサ ンブルのうちアクリル系の接着剤のみをガラス転移点 T g順に並べ替えて示して いる。
図 3より、 各サンプルのガラス転移点 T gに着目すると、 ガラス転移点 T gが 7 5 °C以下の接着剤では、 接着剤層 22の剥離や、 第 1の結晶部材 20及び/又 は第 2の結晶部材 2 1の破壊が発生しないサンプルがあるのに対して、 ガラス転 移点 T gが 7 5 °C以上の接着剤では、 接着剤層 2 2の剥離や、 第 1の結品部材 2 0及び第 2の結品部材 2 1の破壊が全てのサンプルにおいて発生している。
次に、 図 3に示す結果より、 判定結果が良好なアクリル系の接着剤で「iっガラ ス転移点 T gが 7 5 °C以下の接着剤を抽出して、 各サンプルの屈折率 n Dと接着 剤層 2 2の剥離、 結 破壊との関係を示すグラフを図 4に す。 なお、 |¾| 4中に 示す、 〇は、 接着剂 2 2の剥離や、 第 1の結品部材 2 0及び/又は^ 2の結品 部材 2 1の破壊がないことを示し、 Xは、 接着剤層 2 2の剥離や、 第 1の結口 ¾部 材 2 0及び/又は第 2の結品部材 2 1の破壊があることを示している。 また、 図 4における各サンブルの顺稀は、 表 1に示すサンプルのうちァク リル系で且つガ ラス転移点 T が 7 5 °C以下のサンプルのみを屈折率 n D順に並べ替えて示して いる。
図 4より、 各サンプルの屈折率 n Dに着目すると、 屈折率 n Dが 1 . 5 2以下 の接着剤では、 接着剤屑 2 2の剥離や、 第 1の結晶部材 2 0及び/又は第 2の結 晶部材 2 1の破壊が全てのサンプルで発生しないのに対して、 屈折率 n Dが 1 . 5 2より上の接着剤では、 接着剤層 2 2の剥離や、 第 1の結晶部材 2 0及び Z又 は第 2の結晶部材 2 1の破壊が全てのサンプルにおいて ¾生している。
上述したように、 表 1及び図 2乃至図 4に示す結果から、 接着剤層 2 2を形成 する接着剤としては、 透光性を有するガラス転移点 T gが略 7 5 °C以下のァク リ ル系の接着剤で、 紫外光又は可視光が照射されて硬化した後の屈折率が略 1 . 5 2以下となる条件の接着剤が好ましいことがわかる。
具体的に接着剤層 2 2を形成する接着剤としては、 上述の表 1に示す、 サンプ ル 5、 1 6、 1 7、 1 9、 2 0が好ましく、 上述の条件を全て満たしている。 このように接着剤層 2 2は、 透光性を有しており、 ガラス転移点 T gが略 7 5 °C以下のァクリル系の接着剤に紫外光又は可視光を照射することで硬化させ、 硬 化後の屈折率が略 1 . 5 2以下となるようになつている。
以上のように構成されたレーザポインタ 1は、 波長変換素子 1 1に上述のよう に選択された接着剤を用いることにより、 接着剤層 2 2の剥離や、 第 1の結晶部 材 2 0及び/又は第 2の結晶部材 2 1の破壊の発生を抑止することができるため、 製品寿命を向上させ、 製品の信頼性が向上する。
また、 レーザポィンタ 1は、 接着剤層 2 2の剁離や、 第 1の結晶部材 2 0及び /又は筇 2の結晶部材 2 1の破壊の究生を抑止することができるため、 より卨出 力のレ一ザ光を入力することが可能となり、 変換光の出力を向上させることがで きる。
さらに、 レーザポインタ 1は、 変換光、 すなわち出力するレーザ光の波長帯域 を視感度特性の高い緑色の波長带域に変換することができるので、 従来の赤色の 波艮 '？域のレーザ光に対して低い出力でも明るく見やすいレーザ光を出力するこ とができ、 使用上の安全性が向上する。
さらにまた、 レーザポインタ 1は、 上述のように各光学素子を接着して波長変 換素子 1 1 を形成するため、 部品点数も少なく、 調整不要で簡便な装置とするこ とができるため、 製造コス トを低減することができる。
なお、 上述したレーザポインタ 1では、 変換光を略 5 3 2 n mとする装置構成 を説明したが、 半導体レーザ 1 0、 第 1 の結晶部材 2 0及び第 2の結晶部材 2 1、 第 1の選択透過膜 2 3及び第 2の選択透過膜 2 4は、 目的とする変換光の波長帯 域に応じて、 特性や材質を選択するようにしてもよい。 また、 第 1の結晶部材 2 0及び第 2の結晶部材 2 1には、 N dなどのド一パン トを任意の濃度でドープで き、 その用途に応じて設定できるようにしてもよい。 さらに、 第 1の結晶部材 2 0及び第 2の結晶部材 2 1は、 平面、 湾曲、 球面であってもよく、 層状に積層す る事もできるが、 これらに限定するものではない。
次に、 上述したレーザポィンタ 1に用いる波長変換素子 1 1の製造方法につい て説明する。
まず、 互いに対向するそれそれの面が、 線膨張係数が 5 p p m以上異なり、 結 晶軸を含むように、 第 1の結晶部材 2 0のウェハ及び第 2の結晶部材 2 1のゥェ ハを光学研磨する。
次に、 上述した接着剤を第 1の結晶部材 2 0のウェハ又は上記第 2の結晶部材 2 1のウェハの対向する面に塗布し、 第 1の結晶部材 2 0のウェハ及び第 2の結 晶部材 2 1のウェハを接着し、 接着剤に光を照射して接着剤を硬化させ、 接着剤 層 2 2を形成する。 次に、 第 1の結品部材 2 0のウェハ及び第 2の結品部材 2 1のウェハの接着剤 層 2 2 と反対側の而に、 第 1の選択透過股 2 3及び第 2の選択透過膜 2 4とをそ れそれ成股して所望のサイズに切断する。
以上のように波長変換素子 1 1 を製造するが、 具体的には、 以下の表 2に示す ように、 実施例 1〜実施例 2 4と比較例 1〜比較例 1 3とに ffiづいて説明する。 表 2 第 1の結晶部材 接啬剤 光強度 厚さ 200°C 250°C /第 2の結晶部材 (mW/cm' ) ( Ai m) /4H /4H 実施 ί列 1 KTP/VY04 サンプル 2 0 1 6 〇 〇 〇 実施例 2 个 サンブル 1 7 1 6 〇 0 〇 実施例 3 个 サンプル 2 0 5 6 〇 〇 〇 実施例 4 个 サンプル 1 7 5 6 〇 〇 〇 実施例 5 个 サンプル 2 0 1 3 〇 〇 〇 実施例 6 个 サンプル 1 7 1 3 〇 〇 〇 実施例 Ί 个 サンプル 2 0 5 3 〇 〇 〇 実施例 8 个 サンプル 1 7 5 3 〇 〇 〇 実施例 9 石英/ガラス サンプル 2 0 1 6 〇 〇 〇 実施例 1 0 个 サンプル 1 7 1 6 〇 〇 〇 実施例 1 1 个 サンプル 2 0 5 6 〇 〇 〇 実施例 1 2 个 サンプル 1 Ί 5 6 〇 〇 〇 奕施例 1 3 个 サンプル 2 0 1 3 〇 〇 〇 実施例 1 4 个 サンプル 1 7 1 3 〇 〇 〇 実施例 1 5 个 サンプル 2 0 5 3 〇 〇 〇 実施例 1 6 个 サンプル 1 7 5 3 〇 〇 〇 実施例 1 7 YV04/石英 サンプル 2 0 1 6 〇 〇 〇 実施例 1 8 个 サンプル 1 7 1 6 〇 〇 〇 実施例 1 9 个 サンプル 2 0 5 6 〇 〇 〇 突施例 2 0 个 サンプル 1 7 5 6 〇 〇 〇 実施例 2 1 个 サンプル 2 0 1 3 〇 〇 〇 実施例 2 2 个 サンプル 1 7 1 3 〇 〇 〇 実施例 2 3 个 サンプル 2 0 5 3 〇 〇 〇 実施例 2 4 个 サンプル 1 Ί 5 3 〇 〇 〇 比較例 1 KTP/VY04 サンプル 1 1 6 X X X 比較例 2 个 サンプル 1 0 1 6 Δ X X 比較例 3 个 サンプル 2 8 1 6 Δ X X 比較例 4 石英/ガラス サンプル 1 1 6 X X X 比較例 5 个 サンプル 1 0 1 6 Δ X X 比較例 6 个 サンプル 2 8 1 6 △ X X 比較例 Ί YV04/石英 サンプル 1 1 6 X X X 比較例 8 个 サンプル 1 0 1 6 Δ X X 比較例 9 个 サンプル 2 8 1 6 Δ X X 比較例 1 0 KTP/VY04 サンプル 2 0 20 6 〇 〇 △ 比較例 1 1 个 サンプル 1 Ί 20 6 〇 〇 △ 比較例 1 2 个 サンプル 2 0 1 2 〇 〇 Δ 比較例 1 3 个 サンプル 1 Ί 1 2 〇 〇 Δ 表 2における 1 5 0 °C / 1 0 0 Hでは、 実施例 1〜 2 4及び比較例 1〜 1 3に おいて作製した波長変換素子 1 1 を 1 5 0 °Cに温度管理した恒温漕内で 1 0 0時 間保存し、 その後の接着剤層 2 2の剥離を観察した。
また、 表 2における 2 0 0 °C / 4 Hでは、 実施例 1〜 2 4及び比較例 1〜 1 3 において作製した波長変換素子 1 1を 2 0 0 °Cに温度管理した恒温漕内で 4時間 保存し、 その後接着剤層 2 2の剥離を観察した。
さらに、 表 2における 2 5 0 °C / 4 Hでは、 実施例 1〜 2 4及び比較例 1 〜 1 3において作製した波長変換素子 1 1を 2 5 0 °Cに温度管理した恒温漕内で 4時 間保存し、 その後の接着剤層 2 2の剥離を観察した。 なお、 表 2の中に示す、 〇は、 接着剤層 22の剥離がないことを示し、 △は、 接 ¾剤層 22の一部が剥離したことを示し、 Xは、 接着剤層 2 2の半分以上が剥 離したことを示している。
<実施例 1 >
実施例 1では、 まず、 位相整合角に切り出された略 1. 5 cmx 3. 0 cmの 略方形状とされた K T P結晶のウェハと、 a軸を^む面、 すなわち a面で切り出 された直径が略 2. 5 c mの略円形状とされた YVO.,結晶のウェハを c軸に対し て 45 ° 傾いた方向に半分に力ッ ト したウェハとをそれそれレーザ発振に十分な ^度で光学研磨した。
次に、 光学研磨された K TP結晶のウェハの接着面に上述したサンプル 20の 接着剤を塗布して、 KTP結晶の c軸と YVO 4結晶の c軸とが 45° 傾くよう に接着した。 ここでは、 接着剤層 22の厚みが、 6〃mとなるように接着剤の塗 布量を調整した。
次に、 光強度が 1 mW/ cm2の紫外光を照射して接着剤を硬化した。
<実施例 2 >
実施例 2では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 1 と同様の条件で 行った。
く実施例 3 >
実施例 3では、 接着剤の硬化に光強度が 5 mW/ c m2の紫外光を照射した以外、 実施例 1と同様の条件で行つた。
<実施例 4 >
実施例 4では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 3と同様の条件で 行った。
<実施例 5 >
実施例 5は、 接着剤層 2 2の厚みを 3 / mとした以外、 実施例 1と同様の条件 で行つた。
<実施例 6〉
実施例 6では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 5と同様の条件で 行った。 <実施例 7 >
実施例 7では、 接着剤の硬化に光強度が 5 mW/ cm2の紫外光を照射し、 接着 剤層 2 2の厚みを 3〃mとした以外、 突施例 1と同様の条件で行った。
く実施例 8 >
実施例 8では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 7と同様の条件で 行った。
<実施例 9 >
実施例 9では、 略 l mm厚で略 1 5mmx 1 5 mmの略力形状とされた石英板 と、 略 2mm厚で略 1 9mmx 2 5 mmの略方形状とされた B K 7光学ガラスを 光学研磨し接着した以外、 実施例 1と同様の条件で行った。
<実施例 1 0 >
実施例 1 0では、 接着剤にサンプル 1 Ίを用いた以外、 実施例 9と同様の条件 で行った。
<実施例 1 1 >
実施例 1 1では、 接着剤の硬化に光強度が 5 mW/ cm2の紫外光を照射した以 外には実施例 9と同様にして行った。
く実施例 1 2 >
実施例 1 2では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 1 1と同様の条 件で行った。
<実施例 1 3 >
実施例 1 3では、 接着剤層の厚みを 3 とした以外、 実施例 9と同様の条件 で行った。
<実施例 14 >
実施例 1 4では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 1 3と同様の条 件で行った。
<実施例 1 5 >
実施例 1 5では、 接着剤の硬化に光強度が 5 mW/ cm2の紫外光を照射し、 接 着剤層 22の厚みを 3 /mとした以外、 実施例 9と同様の条件で行った。
く実施例 1 6 > 実施例 1 6では、 接着剤にサンプル 1 Ίを用いた以外、 実施例 1 5と同様の条 件で行った。
<実施例 1 Ί >
実施例 1 7では、 a而で切り出された直径が略 2. 5 cmの略円形状の YVO 4結晶のウェハを半分にカッ ト したウェハと、 略 1. 5 cmx 3. 0 cmの略方 形状とされた石英板とをそれそれレーザ ¾振に十分な精度で光学研磨し接着した 以外、 実施例 1と同様の条件で行った。
なお、 石英板に Y V 04結晶を 0 り合わせる場合は、 線膨張係数の差が 1 1. 37 (YV04の c軸） 一 0. 58 (石英） = 9. 78 p pmと大きくなる。
<実施例 1 8 >
実施例 1 8では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 1 7と同様の条 件で行った。
<実施例 1 9 >
実施例 1 9では、 接着剤の硬化に光強度が 5 mW/ cm2の紫外光を照射した以 外、 実施例 1 Ίと同様の条件で行った。
<実施例 20 >
実施例 2 0では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 1 9と同様の条 件で行った。
<実施例 2 1 >
実施例 2 1では、 接着剤層 2 2の厚みを 3〃mとした以外、 実施例 1 7と同様 の条件で行った。
く実施例 22 >
実施例 2 2では、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 2 1 と同様の条 件で行った。
<実施例 23 >
実施例 23は、 接着剤の硬化に光強度が 5mW/cm2の紫外光を照射し、 接着 剤層 22の厚みを 3〃mとした以外、 実施例 1 7と同様の条件で行った。
<実施例 24 >
実施例 24は、 接着剤にサンプル 1 7を用いた以外、 実施例 2 3と同様の条件 で行つた。
<比較例 1 >
比較例 1では、 接着剤にサンプル 1を用いた以外、 実施例 1 と同様の条件で行 つた。
<比較例 2 >
比較例 2では、 接着剤にサンプル 1 0を用いた以外、 実施例 1 と同様の条件で 行った。
<比較例 3 >
比較例 3では、 接着剤にサンプル 2 8を用いた以外、 実施例 1 と同様の条件で 行った。
<比較例 4 >
比較例 4では、 接着剤にサンプル 1 を用いた以外、 実施例 9 と同様の条件で行 つた。
<比較例 5 >
比較例 5では、 接着剤にサンプル 1 0を用いた以外、 実施例 9 と同様の条件で 行った。
ぐ比較例 6 >
比較例 6では、 接着剤にサンプル 2 8を用いた以外、 実施例 9 と同様の条件で 行った。
<比較例 7 >
比較例 7では、 接着剤にサンプル 1 を用いた以外、 実施例 1 7 と同様の条件で 行った。
<比較例 8 >
比較例 8では、 接着剤にサンプル 1 0を用いた以外、 実施例 1 7と同様の条件 で行った。
<比較例 9 >
比較例 9では、 接着剤にサンプル 2 8を用いた以外、 実施例 1 7と同様の条件 で行った。
<比較例 1 0 > 比較例 1 0では、 接着剤の硬化に光強度が 2 OmW/cm2の紫外光を照射した 以外、 実施例 1と同様の条件で行つた。
<比較例 1 1 >
比較例 1 1では、 接着剤にサンプル 1 7を fflいた以外、 比較例 1 0と同様の条 件で行った。
<比敉例 12 >
比較例 1 2では、 接着剤層 2 2の みを 2〃mとした以外には実施例 1と同様 の条件で行った。
<比較例 13 >
比較例 1 3では、 接籍剤にサンプル 1 7を用いた以外、 比較例 1 2と同様の条 件で行った。
表 2の結果から接着剤のガラス転移点 Tgが 75 °C以下であり、 かつ接着剤硬 化物の屈折率 nDが 1. 52以下であることを特徴とするァクリル系の接着剤を 使用した場合、 1 50°C/ 1 0 0 H、 2 00°C/4 Hの条件下では、 接着剤層 2 2の剥離を起こすことはなかった。 また、 より厳しい条件である 2 5 0 °C/4 H では、 紫外光の光強度が 5 mW/ cm2以下であり、 膜厚が 3〃 m以上の場合、 接 着剤層 2 2の剥離等が発生しなかった。
一方、 ガラス転移点 T gが 7 5 °Cより高い接着剤や、 屈折率 nDが 1. 5 2よ り高い接着剤や、 エポキシ系の接着剤は、 1 50°C/ 1 00 H、 2 00 °C/4 H、 2 5 0 °C/4Hのいずれの条件においても十分な接着維持できずに、 接着剤層 2 2の剥離等が発生した。
表 2に示す結果より、 熱膨張によって接着剤層 2 2に生じる応力を緩和できる 接着剤として、 ガラス転移点 T gが 7 5°C以下のァク リル系の接着剤であること が分かったとともに、 5 mW/ c m2以下の紫外光を照射されることにより硬化す る接着剤を用いることで、 熱による第 1の結晶部材 2 0及び第 2の結晶部材の異 方性による反りなどがなく、 高精度で接着できることが分かった。 また、 表 2に 示す結果より、 接着剤層 22の膜厚を 3〃m以上となるように接着剤を塗布する ことで、 熱による第 1の結晶部材 20及び第 2の結晶部材の異方性による反りな どがなく、 高精度で接着できることが分かった。 以上のように本発明を適用した波長変換素子 1 1の製造方法では、 第 1の選択 透過膜 2 3及び第 2の選択透過膜 2 4の応力によるウェハの反りなどがない状態 で接着できるため、 均一な脱^の接着剤層 2 2を得ることができる。 これにより 製造される波長変換素子 1 1は、 各種特性を向上できるだけでなく、 切断された 波長変換素子 1 1の特性ばらつきを押さえることができる。 また、 高品質の波長 変換素子 1 1を大量に量産することが可能であり、 生産性が向上し、 製造コス ト を低減することができる。
なお、 上述したように接着剤層 2 2の膜厚を 1〃mより大きく調整することが できるが、 膜 Wが大きくなると接 ¾剤層 2 2の膜厚平行精度が悪くなつてしまう ため、 接着剤層 2 2の膜厚は、 2 0 m以下とすることが好ましい。
また、 上述の例では、 紫外光又は可視光を照射することにより硬化する接着剤 を用いたが、 熱を加えることで硬化する接着剤であってもかまわない。
さらに、 接着剤を硬化させるための紫外光又は可視光の照射条件は、 メタルハ ライ ドランプ、 ブラックライ ト、 水銀灯、 自然光など既存の光源を用いる方法を 利用することができる。 具体的に、 照射条件は、 0 . 1 mW/ c m 2〜 2 0 0 m W / c m 2までの光強度で行うことができるが、 上述したように紫外光又は可視光の 照射条件を 0 . l mW/ c m 2以上、 5 mW/ c m 2以下の光強度でメーカの指定 する照射量で照射することが望ましい。 なお、 接着剤の接着強度を向上するため に、 紫外光又は可視光の照射後に熱硬化工程があってもよい。
なお、 本発明は、 添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、 様々な 変更、 置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らか である。 産業上の利用可能性 上述した様に本発明では、 対向する面の線膨張係数が 5 p p m以上異なる K T i〇 P 0 4又は石英を含む第 1の結晶部材と N dを ド一プした Y V O 4を含む第 2 の結晶部材とを、 ガラス転移点が 7 5 °C以下とされたァク リル系の接着剤を用い て接着して、 接着剤硬化物の屈折率を 1 . 5 2以下とした光学素子は、 熱膨張率 の差による応力を接着剤層が緩和するため、 第 1の結品部材又は第 2の結晶部材 からの接着剤層の剥離や、 第 1の結晶部材又は第 2の結品部材の破壊を抑止する ことができる。
これにより、 光学索子の信頼性が向上し、 また高出力の入力光に対応すること ができるようになる。

Claims

請求の範 Iffl
1 . 光源からの,' li射された所定の波長の光を、 上記所定の波長に対して異なる波 長に変換して出力する光学素子において、
K T i〇P 0 .,又は石英を含む第 1の結晶部材と、
N dを ドープした Y V 0 を含む第 2の結品 材と、
上記第 1の結 ^部材及び上記第 2の結晶部材を接若する接着剤層とを備え、 上記第 1の結晶部材及び上記第 2の結晶部材は、 記接 ff剤層を介して互いに 対 Γ 1する面の線膨張係数が 5 p p m以上異なり、 丄 I.つ上記接着剤層を介して互い に対向する面が結晶軸を含むように配設され、
上記接着剤屑は、 ガラス転移点が 7 5 °C以下のアク リル系の接着剤に光を照射 して当該接着剤が硬化して形成されてなり、 硬化後の屈折率が 1 . 5 2以下であ ることを特徴とする光学素子。
2 . 上記接着剤層は、 上記接着剤に出力が 5 mW/ c m 2以下の紫外光又は可視光 を照射することで上記接 ¾剤が硬化して形成されてなることを特徴とする請求の 範囲第 1項記載の光学素子。
3 . 上記接着剤層は、 厚さが 3 z m以上とされていることを特徴とする請求の範 四第 1項記載の光学素子。
4 . 更に、 上記所定の波長に対して異なる波長に変換された光を透過するととも に、 波長が変換されなかった光を反射する一対の光学膜を備えることを特徴とす る請求の範囲第 1項記載の光学素子。
5 . 所定の波長の光を出射する光源と、
K T i O P〇4又は石英を含む第 1の結晶部材と、 N dを ド一ブした Y V O 4を 含む第 2の結晶部材と、 上記第 1の結晶部材及び上記第 2の結晶部材を接着する 接着剤層とを有し、 上記光源から出射された光の波長を上記所定の波長に対して 異なる波長に変換して出力する光学素子とを備え、
上記第 1の結晶部材及び上記第 2の結晶部材は、 上記接着剤層を介して互いに 対向する面の線膨張係数が 5 p p m以上異なり、 且つ上記接着剤層を介して互い に対向する面が結晶軸を含むように配設され、 上記接着剤層は、 ガラス転移点が 7 5 °C以下のァク リル系の接着剤に光を照射 して当該接着剤が硬化して形成されてなり、 硬化後の屈折率が 1. 5 2以下であ ることを特徴とする光出射装置。
6. 上記接着剤層は、 上記接着剤に出力が 5mW/cm2以下の紫外光又は可視光 を照射することで上記接着剤が硬化して形成されてなることを特徴とする請求の 範面第 5 ΙΠ記載の光出射装置。
7. 上記接: 剤層は、 厚さが 3 以上とされていることを特徴とする請求の範 囲第 5項記載の光出射装置。
8. 上記光学素子は、 ΪΙΐに、 上記所定の波長に対して異なる波長に変換された光 を透過するとともに、 波長が変換されなかった光を反射する一対の光学膜を有す ることを特徴とする請求の範囲第 5項記載の光出射装置。
9. 更に、 上記所定の波長に対して異なる波長に変換されて上記光学素子から出 射された光のビーム形状を調整する出射レンズを備えることを特徴とする請求の 範囲第 5項記載の光出射装置。
1 0. 光源からの出射された所定の波長の光を、 上記所定の波長に対して異なる 波長に変換して出力する光学素子の製造方法において、
KT i OP04又は石英を含む第 1の結晶部材と Ndを ド一プした YV〇4を含 む第 2の結晶部材とを、 互いに対向する面の線膨張係数が 5 p p m以上異なり、 且つ上記面が結晶軸を含むように、 光学研磨する研磨工程と、
ガラス転移点が 7 5 °C以下のァクリル系の接着剤を上記第 1の結晶部材又は上 記第 2の結晶部材の上記面に塗布する塗布工程と、
上記第 1の結晶部材及び上記第 2の結晶部材を、 上記塗布工程で塗布された上 記接着剤を介して当接し、 上記接着剤に光を照射して当該接着剤を硬化させ、 屈 折率が 1. 52以下の接着剤層を形成する接着工程と、
上記接着剤層を介して接着された上記第 1の結晶部材及び上記第 2の結晶部材 を所望のサイズに切断する切断工程とを有することを特徴とする光学素子の製造 方法。
1 1. 上記接着工程では、 上記接着剤に出力が 5mW/cm2以下の紫外光又は可 視光を照射することを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の光学素子の製造方法。
1 2 . 上記塗布工程では、 上記接着剤層の厚さが 3 m以上となるように接着剤 を塗布することを特徴とする請求の範随第 1 0瑣記載の光学素子の製造方法。
1 3 . 更に、 上記切断王程の前段に、 -ヒ記所定の波長に対して與なる波長に変換 された光を透過するとともに、 波長が変換されなかった光を反射する一対の光学 膜を上記第 1の結晶部材及び上記 ^ 2の結晶部材の上記而に対して反対側の他の 面にそれぞれ成膜する成膜工程をイ ίすることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記 載の光 素子の製造方法。
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