WO2015037725A1 - 半導体レーザモジュール - Google Patents

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WO2015037725A1
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semiconductor laser
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laser module
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悠太 石毛
早水　尚樹
悦治 片山
木村　俊雄
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古河電気工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser module.
  • JP 2004-96088 A Japanese Patent Laid-Open No. 2004-354771
  • the present inventors have found a problem that, in a semiconductor laser module, even if a glass capillary is used, the adhesive and the covering may be damaged by heat generation.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a highly reliable semiconductor laser module.
  • a semiconductor laser module includes a semiconductor laser element that outputs laser light, a core portion, and a cladding portion formed on the outer periphery of the core portion.
  • An optical fiber that guides the laser light to the outside of the semiconductor laser module, an optical component that is disposed on an outer periphery of the optical fiber and fixes the optical fiber, and the optical
  • a first fixing agent that fixes the component and the optical fiber
  • a light absorber that is disposed on an outer periphery of the optical component and fixes the optical component; an incident end of the laser beam of the optical fiber; and the optical component
  • a housing that houses therein the first light blocking portion, the semiconductor laser element, one end of the optical fiber on which the laser light is incident, and the first light blocking portion.
  • the optical component has an optical transparency at the wavelength of the laser light
  • the light absorber is characterized by having a light absorption at the wavelength of the laser beam.
  • the refractive index of the first fixing agent is equal to or higher than the refractive index of the cladding part.
  • the semiconductor laser module according to the present invention has a second fixing agent for fixing the optical component and the light absorber in the above invention, and the first fixing agent and the second fixing agent are the same.
  • the refractive index of the first fixing agent and the second fixing agent is substantially equal to the refractive index of the optical component and higher than the refractive index of the cladding part.
  • the optical fiber includes a protruding portion protruding from the optical component on the incident end side of the laser beam.
  • the first light blocking portion is disposed so as to be separated from the optical fiber on the outer periphery of the protruding portion.
  • the first light blocking unit includes a metal member containing Cu, Ni, stainless steel, or Fe, and a surface plating layer containing Ni, Cr, or Ti. It has at least one of a member or a member provided with a dielectric multilayer film.
  • the light absorber is connected to the casing through a good thermal conductor.
  • the semiconductor laser module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the good thermal conductor has a thermal conductivity of 0.5 W / mK or more.
  • the light absorber is a metal member containing Cu, Ni, stainless steel, or Fe, a metal containing Ni, Cr, Ti, or surface plating containing C. member comprising a layer, AlN, or Al ceramic member including 2 O 3, or AlN, or member having a ceramic layer covering the surface including the Al 2 O 3,, characterized in that it comprises at least one of.
  • a second light blocking unit that is disposed on the laser light emitting end side of the optical fiber and suppresses the laser light from being emitted from the optical component, It is further provided with the feature.
  • the second light blocking unit is at least one of a metal member containing Cu, Ni, stainless steel, or Fe, or a member including a dielectric multilayer film. It is characterized by having one.
  • the surface on the optical component side of the second light blocking unit is inclined so that light incident on the surface is reflected in a direction away from the optical fiber. Or it has a curvature.
  • the semiconductor laser module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the optical component is a circular glass capillary.
  • the optical component has a length in the longitudinal direction of the circular tube of 3 mm or more, an inner diameter of the circular tube of 0.13 mm or less, and an outer diameter of the circular tube. Is 1.8 mm or more.
  • the light absorption rate of the light absorber at the wavelength of the laser light is lowered on the incident end side of the laser light along the longitudinal direction of the optical fiber. It is characterized by.
  • an average surface roughness of a surface fixed to the optical component of the light absorber is incident on the laser light along a longitudinal direction of the optical fiber.
  • the end side is made small.
  • the optical component is inserted through the optical fiber at a position eccentric from the center of the optical component on a plane orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber.
  • the semiconductor laser module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the cross-sectional shape of the optical component perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber is a polygon, a flower, or a star.
  • the optical component is a two-core capillary having two through-holes extending in a longitudinal direction of the optical fiber.
  • the optical fiber is inserted into one through hole.
  • the optical component has light scattering means for scattering the laser light.
  • the semiconductor laser module according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the light scattering means is a bubble.
  • a highly reliable semiconductor laser module can be realized.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor laser module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic partially cutaway view showing a side surface of the semiconductor laser module shown in FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the optical fiber, glass capillary, and light absorber of the semiconductor laser module shown in FIG.
  • FIG. 4 is a schematic partially cutaway view in which the first light blocking unit of the semiconductor laser module shown in FIG. 1 is enlarged.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the angle of light leaking from the optical fiber from the center of the optical fiber and the light intensity.
  • FIG. 6 is a schematic partially cutaway view in which the first light blocking portion of the semiconductor laser module according to the modification is enlarged.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor laser module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic partially cutaway view showing a side surface of the semiconductor laser module shown in FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the refractive index of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber of the glass capillary of the semiconductor laser module according to the modification.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber of the glass capillary of the semiconductor laser module according to the modification.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber of the glass capillary of the semiconductor laser module according to the modification.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber of the glass capillary of the semiconductor laser module according to the modification.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber of the glass capillary of the semiconductor laser module according to the modification.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the relationship between the distance from the end face on the incident side of the glass capillary in the longitudinal direction of the optical fiber of the light absorber of the semiconductor laser module according to the modification and the light absorption rate of the light absorber.
  • FIG. 13 is an enlarged schematic cross-sectional view of an optical fiber, a glass capillary, and a light absorber of a semiconductor laser module according to a modification.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a semiconductor laser module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic partially cutaway view showing a side surface of the semiconductor laser module shown in FIG.
  • the semiconductor laser module 100 according to the present embodiment includes a package 101 that is a housing, an LD height adjustment plate 102 that is sequentially stacked inside the package 101, submounts 103-1 to 6, and six semiconductor lasers. Elements 104-1 to 10-6 are provided.
  • the package 101 includes a lid 101a as shown in FIG. 2, but the lid of the package 101 is not shown in FIG.
  • the semiconductor laser module 100 also includes lead pins 105 for injecting current into the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6.
  • the semiconductor laser module 100 includes first lenses 106-1 to 106-6 and second lenses 107-1 which are optical elements arranged in order on the optical path of the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-1. 6, mirrors 108-1 to 6, a third lens 109, an optical filter 110, and a fourth lens 111.
  • the first lens 106-1 to 6, the second lens 107-1 to 6, the mirror 108-1 to 6, the third lens 109, the optical filter 110, and the fourth lens 111 are respectively fixed inside the package 101.
  • the semiconductor laser module 100 includes an optical fiber 112 disposed to face the fourth lens 111. One end of the optical fiber 112 on the side where the laser beam is incident is housed inside the package 101.
  • the semiconductor laser elements 104-1 to 106-1 to 6-6 are arranged with a level difference inside the package 101 by the LD height adjusting plate. Further, the first lenses 106-1 to 106-6, the second lenses 107-1 to 10-6, and the mirrors 108-1 to 10-6 are disposed at the same height as the corresponding one semiconductor laser element. Also, a loose tube 115 is provided at the insertion portion of the optical fiber 112 into the package 101, and a boot 114 is externally fitted to a part of the package 101 so as to cover a part of the loose tube 115 and the insertion portion. .
  • the optical fiber 112 is inserted into a glass capillary 116 as an optical component.
  • the optical fiber 112 includes a covering portion 112a, but the covering portion 112a is removed from a portion of the optical fiber 112 that is inserted into the glass capillary 116.
  • the optical fiber 112 includes a protruding portion 112b protruding from the glass capillary 116 at a part of the incident side.
  • the outer periphery of the glass capillary 116 is covered with a light absorber 117.
  • the light absorber 117 is fixed to the package 101.
  • a second light blocking unit 118 is disposed on the laser light emission side of the glass capillary 116.
  • the second light blocking unit 118 is fitted with the light absorber 117 on the laser light emission side of the light absorber 117.
  • the second light blocking unit 118 has a loose tube 115 inserted in a part thereof.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the optical fiber, glass capillary, and light absorber of the semiconductor laser module shown in FIG.
  • the optical fiber 112 includes a core portion 112c and a cladding portion 112d.
  • the optical fiber 112 is inserted through the glass capillary 116.
  • the optical fiber 112 and the glass capillary 116 are fixed with a first fixing agent 119.
  • the glass capillary 116 is inserted through the light absorber 117.
  • the glass capillary 116 and the light absorber 117 are fixed by the second fixing agent 120.
  • a first light blocking unit 113 is disposed between the laser light incident end of the optical fiber 112 and the glass capillary 116.
  • the package 101 which is a housing is preferably made of a material having good thermal conductivity, and may be a metal member made of various metals, in order to suppress an internal temperature rise.
  • the package 101 preferably has a bottom surface separated from a surface on which the semiconductor laser module 100 is installed in a region where the glass capillary 116 is disposed. Thereby, when the package 101 is fixed with a screw or the like, the influence of the warp on the bottom surface of the package 101 can be reduced.
  • the LD height adjusting plate 102 is fixed in the package 101, adjusts the height of the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6, and outputs the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. So that the optical paths do not interfere with each other. Note that the LD height adjustment plate 102 may be integrated with the package 101.
  • the submounts 103-1 to 103-6 are fixed on the LD height adjusting plate 102, and assist the heat radiation of the mounted semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. Therefore, the submounts 103-1 to 103-1 are preferably made of a material having good thermal conductivity, and may be metal members made of various metals.
  • the semiconductor laser elements 104-1 to 10-6 are high-power semiconductor laser elements in which the intensity of the output laser light is 1 W or more, and further 10 W or more. In the present embodiment, the light intensity of the laser light output from semiconductor laser elements 104-1 to 106-1 is, for example, 11W.
  • the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 output laser light having a wavelength of 900 nm to 1000 nm, for example.
  • the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 may be plural as in the semiconductor laser module 100 according to the embodiment, but may be one, and the number is not particularly limited.
  • the lead pin 105 supplies power to the semiconductor laser elements 104-1 to 106-1 through bonding wires (not shown).
  • the supplied power may be a constant voltage, but may be a modulation voltage.
  • the first lenses 106-1 to 106-6 are, for example, cylindrical lenses having a focal length of 0.3 mm.
  • the first lenses 106-1 to 106-1 are arranged at positions where the output light of one corresponding semiconductor laser element is substantially parallel light in the vertical direction.
  • the second lenses 107-1 to 106-1 are cylindrical lenses having a focal length of 5 mm, for example.
  • the second lenses 107-1 to 106-1 are arranged at positions where the output light of the semiconductor laser element is substantially parallel light in the horizontal direction.
  • the mirrors 108-1 to 108-6 may be mirrors provided with various metal films or dielectric films, and it is preferable that the reflectance is higher at the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. Further, the mirrors 108-1 to 108-6 can finely adjust the reflection direction so that the laser light of one corresponding semiconductor laser element is suitably coupled to the optical fiber 112.
  • the third lens 109 and the fourth lens 111 are, for example, cylindrical lenses having focal lengths of 12 mm and 5 mm, respectively, and the curvatures are orthogonal to each other. It is preferably coupled to the fiber 112. The positions of the third lens 109 and the fourth lens 111 are adjusted with respect to the optical fiber 112 so that, for example, the coupling efficiency of the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 to the optical fiber 112 is 85% or more. Has been.
  • the optical filter 110 is, for example, a low-pass filter that reflects light having a wavelength of 1060 nm to 1080 nm and transmits light having a wavelength of 900 nm to 1000 nm.
  • the optical filter 110 transmits the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6, and prevents light having a wavelength of 1060 nm to 1080 nm from being irradiated on the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 from the outside.
  • the optical filter 110 is arranged so that the output laser light of the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 slightly reflected by the optical filter 110 does not return to the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. Are arranged at an angle.
  • the optical fiber 112 may be a multimode optical fiber having a core diameter of 105 ⁇ m and a cladding system of 125 ⁇ m, for example, but may be a single mode optical fiber.
  • the NA of the optical fiber 112 may be, for example, 0.15 to 0.22.
  • the first light blocking portion 113 is a rectangular plate-like member having a notch, and the protruding portion 112b of the optical fiber 112 is inserted into the notch, and the tip of the optical fiber 112 is connected to the first light blocking portion 113. Sticks out.
  • FIG. 4 is a schematic partially cutaway view in which the first light blocking unit of the semiconductor laser module shown in FIG. 1 is enlarged. As shown in FIG. 4, the first light blocking portion 113 is disposed on the outer periphery of the protruding portion 112 b of the optical fiber 112, and the first light blocking portion 113 is separated from the optical fiber 112.
  • the 1st light shielding part 113 spaced apart from the optical fiber 112 in this way, it can suppress that heat is transmitted from the 1st light shielding part 113 to the optical fiber 112, and the 1st fixing agent 119 mentioned later of Temperature rise can be suppressed.
  • the first light blocking unit 113 so that the tip of the optical fiber 112 protrudes from the first light blocking unit 113 to the laser light input side, the first optical blocking unit 113 and the optical fiber 112 It is possible to suppress leakage of uncoupled light from the gap, and it is possible to more reliably block uncoupled light that is not coupled to the optical fiber 112.
  • the boot 114 is inserted through the optical fiber 112 and prevents damage due to bending of the optical fiber 112.
  • the boot 114 may be a metal boot, but the material is not particularly limited, and may be rubber, various resins, plastic, or the like.
  • the loose tube 115 is inserted through the optical fiber 112 and prevents damage due to bending of the optical fiber 112. Further, the loose tube 115 is fixed to the optical fiber 112, and as a result, the position of the optical fiber 112 is prevented from shifting when a pulling force is applied to the optical fiber 112 in the longitudinal direction. Also good.
  • the glass capillary 116 is a circular glass capillary with a through hole.
  • the optical fiber 112 is inserted into the through hole, and the inner wall of the through hole of the glass capillary 116 and the clad portion 112 d of the optical fiber 112 are fixed by the first fixing agent 119.
  • the glass capillary 116 is light transmissive at the wavelength of the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6.
  • the glass capillary 116 is preferably made of a material having a transmittance of 90% or more at this wavelength.
  • the refractive index of the glass capillary 116 is preferably equal to or higher than the refractive index of the cladding portion 112d of the optical fiber 112.
  • the refractive index of the glass capillary 116 is a relative refractive index with respect to the cladding portion 112d of the optical fiber 112. The difference is not less than 0.1% and not more than 10%.
  • the glass capillary 116 may include a tapered portion provided on the light emitting side so that the optical fiber 112 can be easily inserted.
  • the light absorber 117 is disposed on the outer periphery of the glass capillary 116 and is fixed to the glass capillary 116 with the second fixing agent 120.
  • the light absorber 117 has light absorptivity at the wavelength of the laser light output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6. For example, the absorption rate at this wavelength is 30% or more, preferably 70% or more. is there. As a result, the light absorber 117 absorbs the laser light transmitted through the glass capillary 116.
  • the light absorber 117 is preferably made of a material having good thermal conductivity in order to dissipate heat generated by light absorption.
  • the light absorber 117 is preferably connected to the package 101 via a good thermal conductor (not shown) in order to dissipate heat generated by light absorption.
  • the heat good conductor is preferably made of a material having a thermal conductivity of 0.5 W / mK or more, and is made of, for example, solder or a heat conductive adhesive.
  • the second light blocking unit 118 is connected to the light absorber 117 and is further inserted through the optical fiber 112. As a result, the second light blocking unit 118 transmits the glass capillary 116 and prevents emission of light emitted from the end surface on the emission side of the glass capillary 116 to the outside of the semiconductor laser module 100. For this reason, it is preferable that the second light blocking unit 118 is not damaged by the irradiated light.
  • a metal member containing Cu, Ni, stainless steel, or Fe, or a surface plating layer containing Ni, Cr, Ti, or the like is used. It is preferable to have a member provided or a member provided with a dielectric multilayer film.
  • the surface of the second light blocking unit 118 on the glass capillary 116 side preferably has an inclination or a curvature so that light incident on the surface is reflected in a direction away from the optical fiber 112.
  • the space surrounded by the second light blocking unit 118, the light absorber 117, and the glass capillary 116 is filled with the first fixing agent 119, the second fixing agent 120, other UV curable resin, silicone, or the like. Also good.
  • the first fixing agent 119 and the second fixing agent 120 may be the same material or different materials, and are made of, for example, a UV curable resin such as an epoxy resin or a urethane resin.
  • the refractive index of the first fixing agent 119 is preferably equal to or higher than the refractive index of the cladding portion 112d of the optical fiber 112 at 25 ° C., and the operating temperature range of the semiconductor laser module 100 (for example, 15 ° C. to 100 ° C.) (° C.), the refractive index of the cladding 112d of the optical fiber 112 is more preferably equal to or higher than that.
  • the refractive index of the second fixing agent 120 is preferably equal to or higher than the refractive index of the glass capillary 116 at 25 ° C., and in the operating temperature range of the semiconductor laser module 100 (for example, 15 ° C. to 100 ° C.) More preferably, it is equal to or higher than the refractive index of the glass capillary 116. Further, the refractive index of the first fixing agent 119 and the second fixing agent 120 may be substantially the same as the refractive index of the glass capillary 116 and higher than the refractive index of the cladding 112d of the optical fiber 112.
  • the relative refractive index difference with respect to the glass capillary 116 is 0% or more and 10% or less.
  • the first fixing agent 119 and the second fixing agent 120 preferably have a thickness of 1 ⁇ m or more and 800 ⁇ m or less on a surface orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber 112.
  • a UV curable resin can be made to have a low refractive index by containing, for example, fluorine, and can be made to have a high refractive index by containing sulfur. The refractive index can be adjusted by adjusting the content.
  • Each of the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6 arranged with a step is supplied with electric power from the lead pin 105 and outputs laser light.
  • the output laser beams are made substantially parallel beams by the first lenses 106-1 to 106-1 and the second lenses 107-1 to 107-6, respectively.
  • each laser beam is reflected in the direction of the optical fiber 112 by one mirror 108-1 to 10-6 disposed at a corresponding height.
  • Each laser beam is condensed by the third lens 109 and the fourth lens 111 and coupled to the optical fiber 112.
  • the laser light coupled to the optical fiber 112 is guided out of the semiconductor laser module 100 by the optical fiber 112 and output.
  • the semiconductor laser module 100 prevents unnecessary loss in the laser light due to the steps of the semiconductor laser elements 104-1 to 10-6 and the mirrors 108-1 to 108-6.
  • the light intensity of the output light of each of the semiconductor laser elements 104-1 to 10-6 is 11 W and the coupling efficiency is 85%
  • the light intensity of the output light of the semiconductor laser module 100 is as follows. Is 56W.
  • the state of propagation of the laser light condensed by the third lens 109 and the fourth lens 111 will be described in detail with reference to FIG.
  • the laser beam L3 is refracted at the interface in accordance with the difference in refractive index of each member, but is omitted for the sake of simplicity.
  • the laser light L condensed by the third lens 109 and the fourth lens 111 becomes uncoupled light L1 that is not coupled to the optical fiber 112, and light L2 that is coupled to the optical fiber 112 and propagates through the optical fiber 112.
  • the light L2 coupled to the optical fiber 112 propagates through the core portion 112c of the optical fiber 112, is guided to the outside of the semiconductor laser module 100, and is partly coupled to the cladding portion 112d.
  • the light L3 propagates through the cladding 112d.
  • a part of the light L2 propagating through the core part 112c may leak from the core part 112c and become the light L3 propagating through the cladding part 112d.
  • the uncoupled light L ⁇ b> 1 is suppressed from entering the glass capillary 116 by the first light blocking unit 113, and a part thereof is absorbed by the first light blocking unit 113.
  • the heat generated by this light absorption is radiated from the first light blocking unit 113 to the package 101.
  • the first light blocking portion 113 is disposed on the protruding portion 112b of the optical fiber 112 in order to reliably prevent the uncoupled light from entering the glass capillary 116.
  • it is preferable that the first light blocking unit 113 is not damaged even when a part of the laser beam is irradiated.
  • the first light blocking unit 113 reliably separates the light from the optical fiber 112 and blocks light that is not sufficiently coupled to the optical fiber 112, so that the first light blocking unit 113 is in a plane orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber 112. It is preferable that a distance (clearance) between the portion 113 and the optical fiber 112 is set.
  • the clearance is preferably 5 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in the major axis direction of the ellipse.
  • the light L3 propagating in the cladding 112d is generated in the cladding 112d.
  • the light L3 is confined in the clad part 112d of the optical fiber 112 by the difference in refractive index between the clad part 112d and external air at the protruding part 112b, and propagates in the clad part 112d of the optical fiber 112.
  • the light L3 reaches the interface between the clad portion 112d and the first fixing agent 119.
  • the refractive index of the first fixing agent 119 is higher than the refractive index of the cladding portion 112d, the light L3 is likely to pass through this interface. Further, the light L3 is most easily transmitted through this interface when the refractive indexes of the cladding portion 112d and the first fixing agent 119 are equal.
  • the light L3 that has passed through this interface (that is, leaked from the optical fiber 112) propagates through the first fixing agent 119, but the first fixing agent 119 is sufficiently thin with a thickness of 800 ⁇ m or less, and absorbs light. Is sufficiently small to prevent damage.
  • the thickness of the first fixing agent 119 is more preferably 5 ⁇ m or less.
  • the light L3 reaches the interface between the first fixing agent 119 and the glass capillary 116.
  • the refractive index of the glass capillary 116 is higher than the refractive index of the first fixing agent 119, the light L3 easily passes through this interface.
  • the light L3 is most easily transmitted through this interface when the refractive indexes of the first fixing agent 119 and the glass capillary 116 are equal.
  • the light L3 transmitted through this interface propagates in the glass capillary 116, but the light L3 passes through the glass capillary 116 because the transmittance in the glass capillary 116 is sufficiently high, for example, 90% or more.
  • the light L3 reaches the interface between the glass capillary 116 and the second fixing agent 120. Similarly, at this interface, the light L3 is likely to pass through this interface when the refractive index of the second fixing agent 120 is higher than the refractive index of the glass capillary 116. Furthermore, the light L3 is most easily transmitted through this interface when the refractive indices of the glass capillary 116 and the second fixing agent 120 are equal.
  • the light L3 transmitted through this interface propagates in the second fixing agent 120, but the second fixing agent 120 is sufficiently thin with a thickness of 800 ⁇ m or less, and its light absorption is sufficiently small, so that damage is prevented. ing.
  • the thickness of the second fixing agent 120 is more preferably 5 ⁇ m or less.
  • the light L 3 reaches the light absorber 117.
  • the light L3 is absorbed by the light absorber 117 having light absorptivity, for example, having an absorptance of 30% or more, preferably 70% or more.
  • the heat generated by this light absorption is dissipated from the light absorber 117 to the package 101.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the angle of the light leaking from the optical fiber from the center of the optical fiber and the light intensity.
  • the horizontal axis in FIG. 5 is the angle from the center of the optical fiber of light that propagates in the cladding 112d and then leaks from the optical fiber, and is the angle ⁇ in FIG.
  • the light leaking from the clad portion 112 d of the optical fiber 112 is emitted from the center of the optical fiber 112 to the outside of the angle ⁇ a.
  • the glass capillary 116 has a sufficient length so that the light output from the optical fiber 112 at an angle ⁇ a reaches the light absorber 117.
  • the glass capillary 116 has a sufficient length so that light reflected without being absorbed by the light absorber 117 reaches the light absorber 117 again.
  • the glass capillary 116 has a length of 3 mm or more in the longitudinal direction of the circular tube.
  • the glass capillary 116 preferably has an inner diameter of the circular tube of 0.13 mm or less in order to make the first fixing agent 119 sufficiently thin.
  • the glass capillary 116 is preferably of a certain thickness or more so that heat generated by light absorption of the light absorber 117 does not damage the first fixing agent 119 or the covering portion 112a of the optical fiber 112.
  • the outer diameter is preferably 1.8 mm or more.
  • the semiconductor laser module 100 has the following effects. That is, the first light blocking unit 113 suppresses the uncoupled light from entering the glass capillary 116. As a result, in the semiconductor laser module 100, the first fixing agent 119, the second fixing agent 120, the covering portion 112a, and the like are prevented from being damaged by non-coupled light.
  • the refractive index of each member is appropriately selected so that light propagating through the cladding 112d is likely to leak from the optical fiber at each interface between the cladding 112d and the second fixing agent 120. For this reason, since the leaked light is suppressed from being reflected at each interface, the leaked light is efficiently absorbed by the light absorber 117.
  • the semiconductor laser module 100 since the semiconductor laser module 100 has the glass capillary 116 between the optical fiber 112 and the light absorber 117, the leaked light before the leaked light from the optical fiber 112 reaches the light absorber 117. The density of can be reduced. Thereby, the temperature rise of the light absorber 117 can be suppressed.
  • the semiconductor laser module 100 includes the light absorber 117 having a light absorption property, the reflected light from the light absorber 117 may damage the first fixing agent 119, the second fixing agent 120, and the covering portion 112a. It is suppressed.
  • the semiconductor laser module 100 since the first fixing agent 119 and the second fixing agent 120 are sufficiently thin, damage due to light absorption of the first fixing agent 119 and the second fixing agent 120 is suppressed.
  • the semiconductor laser module 100 according to the present embodiment is a highly reliable semiconductor laser module that exhibits the effects as described above.
  • the semiconductor laser module 100 has light incident on the second light blocking unit 118. Is reflected and is prevented from damaging the first fixing agent 119 in the tapered portion of the glass capillary 116, so that the semiconductor laser module is highly reliable.
  • the second light blocking unit 118 is not preferable in terms of safety if the light transmitted through the glass capillary 116 leaks to the outside of the semiconductor laser module 100. Therefore, the light transmitted through the glass capillary 116 is not transmitted to the outside of the semiconductor laser module 100. Emission is prevented. Therefore, the semiconductor laser module 100 is a highly safe semiconductor laser module.
  • the semiconductor laser module 100 is a highly reliable and safe semiconductor laser module.
  • the semiconductor laser module according to the modification can be configured by replacing each component of the semiconductor laser module of the above-described embodiment with a component of the following modification.
  • the first light blocking part is not limited to the shape shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic partially cutaway view in which the first light blocking portion of the semiconductor laser module according to the modification is enlarged.
  • the first light blocking unit 213 may be a first light blocking unit 213 that is a disk having a hole through which the optical fiber 212 is inserted, for example.
  • the first light blocking unit 213 is placed on a pedestal 213 a fixed on the package 201.
  • the shape of the first light blocking unit 213 is not particularly limited as long as it is possible to prevent the uncoupled light from entering the glass capillary.
  • the glass capillary which is an optical component, may have a refractive index distribution in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the refractive index of a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber of the glass capillary of the semiconductor laser module according to the modification.
  • the glass capillary of the modification has a higher refractive index as the distance from the center increases in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber. As a result, this glass capillary can efficiently escape the incident light to the outside. Therefore, the glass capillary of the modification can make the semiconductor laser module more reliable.
  • the glass capillary as an optical component suppresses the light emitted from the optical fiber to the glass capillary from returning to the optical fiber.
  • 8 to 11 are schematic cross-sectional views of a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber of the glass capillary of the semiconductor laser module according to the modification.
  • the modified glass capillary 316 has a circular cross section perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber, but the center of the through hole 316a is eccentric from the center C of the glass capillary 316. That is, the glass capillary 316 is inserted through the optical fiber at a position eccentric from the center C. As a result, in the glass capillary 316, light emitted from the optical fiber to the glass capillary 316 is suppressed from being reflected by the light absorber and returning to the optical fiber.
  • the modified glass capillary 416 may have a quadrangular cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber.
  • the shape of the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the optical fiber may be a polygon, a flower, or a star.
  • the glass capillary 516 may be a two-core capillary having two through holes extending in the longitudinal direction of the optical fiber of the through hole 516a and the through hole 516b.
  • the glass capillary 516 has an optical fiber inserted through one of the two through holes 516 a and 516 b.
  • the through hole 516a and the through hole 516b are both arranged eccentric from the center of the glass capillary 516.
  • the glass capillary of the above modification the light emitted from the optical fiber to the glass capillary is suppressed from returning to the optical fiber, so that the first fixing agent and the second fixing agent due to the reflected light of the light absorber. , And damage to optical fiber coatings and the like are suppressed. Therefore, the glass capillary of the modification can make the semiconductor laser module more reliable.
  • the glass capillary 616 of the modified example may include a light scattering means that is, for example, a bubble 616b.
  • a light scattering means that is, for example, a bubble 616b.
  • the glass capillary 616 can scatter light incident from the clad portion with the bubbles 616b and efficiently absorb the light into the light absorber.
  • This glass capillary suppresses damage to the first fixing agent, the second fixing agent, and the coating portion of the optical fiber by efficiently absorbing the light emitted from the optical fiber into the glass capillary. To do. Therefore, the glass capillary of the modification can make the semiconductor laser module more reliable.
  • the light absorber may have a light absorptivity distribution at the wavelength of the laser light along the longitudinal direction of the optical fiber.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing the relationship between the distance from the end face on the incident side of the glass capillary in the longitudinal direction of the optical fiber of the light absorber of the semiconductor laser module according to the modification and the light absorption rate of the light absorber. As shown in FIG. 12, the light absorber 717 according to the modified example has a higher light absorption rate on the laser beam emitting side than on the laser beam incident side. At this time, as shown in FIG.
  • the light absorber 717 has, for example, the laser light L applied to the light absorber 717 more than the position where the laser light L, which is light leaked from the cladding, is first irradiated on the light absorber.
  • the light absorptance is high at a position where the light absorber 717 is irradiated once and then reflected by the second time.
  • the light absorber 717 of the modified example can further increase the reliability of the semiconductor laser module.
  • the light absorber of the modified example has an average surface roughness of the surface fixed to the glass capillary of the light absorber along the longitudinal direction of the optical fiber, It is made smaller on the fourth lens side (light incident side).
  • the absorption rate of the metal increases as the surface roughness of the light incident surface increases. Therefore, this light absorber has a small light absorption rate on the fourth lens side. That is, in this light absorber, light absorption is concentrated on the incident side of the laser light, and damage to the second fixing agent due to heat generated by the light absorption is suppressed. Therefore, the light absorber of the modified example can further increase the reliability of the semiconductor laser module.
  • FIG. 13 is an enlarged schematic cross-sectional view of an optical fiber, a glass capillary, and a light absorber of a semiconductor laser module according to a modification.
  • a light blocking unit 118A may be provided.
  • the first light blocking portion 113A and the second light blocking portion 118A are dielectric multilayer films applied to the end face of the glass capillary 116. This dielectric multilayer preferably has a reflectance of 90% or more at the wavelength of the laser beam output from the semiconductor laser elements 104-1 to 104-6.
  • the distance (clearance) between the first light blocking portion 113A and the optical fiber 112 is preferably 5 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less in the major axis direction of the elliptical beam shape of the laser light.
  • the 2nd light shielding part 118A shown in FIG. 13 is given from the end surface of the glass capillary 116 to the taper part of a through-hole, it does not need to form in a taper part.
  • the second light blocking unit 118A By providing the second light blocking unit 118A, the light that passes through the glass capillary 116 and is emitted from the end face on the emission side of the glass capillary 116 is suppressed from being emitted to the outside of the semiconductor laser module 100, and the light absorber 117 Can be absorbed.
  • the semiconductor laser module may have various heat dissipation structures. As a result, the semiconductor laser module can prevent the light absorber from becoming hot due to light absorption and damaging the second fixing agent.
  • the heat dissipation structure select a heat dissipation structure that includes fins and cools the light absorber or the package, or a heat dissipation structure that includes a circulation pump and cools the light absorber or the package with water or various refrigerants. Can do.
  • the semiconductor laser module of the present embodiment or modification is a highly reliable semiconductor laser module.
  • the semiconductor laser module according to the present invention is suitable mainly for use in a high-power semiconductor laser module.

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Abstract

　半導体レーザモジュール（１００）は、レーザ光を出力する半導体レーザ素子（１０４－１～６）と、コア部と、コア部の外周に形成されたクラッド部と、を備え、前記レーザ光が一端から入射され、該レーザ光を当該半導体レーザモジュールの外部に導波する光ファイバ（１１２）と、前記光ファイバの外周に配置され、前記光ファイバを固定する光学部品（１１６）と、前記光学部品と前記光ファイバとを固着する第１固定剤と、前記光学部品の外周に配置され、該光学部品を固定する光吸収体（１１７）と、前記光ファイバの前記レーザ光の入射端と前記光学部品との間に配置された第１光遮断部（１１３）と、前記半導体レーザ素子と、前記光ファイバの前記レーザ光を入射する側の一端と、前記第１光遮断部と、を内部に収容する筐体（１０１）と、を備え、前記光学部品は、前記レーザ光の波長において光透過性を有し、前記光吸収体は、前記レーザ光の波長において光吸収性を有する。これにより、信頼性の高い半導体レーザモジュールを提供する。

Description

半導体レーザモジュール
　本発明は、半導体レーザモジュールに関するものである。
　従来、半導体レーザモジュールにおいて、光ファイバからレーザ光を出力する場合に、パッケージ上の所定の位置に固定された半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を、レンズなどによって集光し、光ファイバに結合する方法が知られている（たとえば特許文献１参照）。
　このような光結合方法において、半導体レーザ素子が高出力である場合、光ファイバを固定する接着剤や光ファイバの被覆部が光吸収による発熱によって損傷し、信頼性が低下する場合がある。そのため、従来、透明なガラスキャピラリに光ファイバを挿通し、光ファイバを固定する方法が知られている（たとえば特許文献２参照）。
特開２００４－９６０８８号公報 特開２００４－３５４７７１号公報
　しかしながら、本発明者らは、半導体レーザモジュールにおいて、ガラスキャピラリを用いても接着剤や被覆部が発熱により損傷する場合があるという課題を見出した。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信頼性の高い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、本発明に係る半導体レーザモジュールは、レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、コア部と、コア部の外周に形成されたクラッド部と、を備え、前記レーザ光が一端から入射され、該レーザ光を当該半導体レーザモジュールの外部に導波する光ファイバと、前記光ファイバの外周に配置され、前記光ファイバを固定する光学部品と、前記光学部品と前記光ファイバとを固着する第１固定剤と、前記光学部品の外周に配置され、該光学部品を固定する光吸収体と、前記光ファイバの前記レーザ光の入射端と前記光学部品との間に配置された第１光遮断部と、前記半導体レーザ素子と、前記光ファイバの前記レーザ光を入射する側の一端と、前記第１光遮断部と、を内部に収容する筐体と、を備え、前記光学部品は、前記レーザ光の波長において光透過性を有し、前記光吸収体は、前記レーザ光の波長において光吸収性を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記第１固定剤の屈折率は、前記クラッド部の屈折率と等しい、またはそれよりも高いことを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光学部品と前記光吸収体とを固着する第２固定剤を有し、前記第１固定剤と前記第２固定剤とは、同一の材料からなり、前記第１固定剤および前記第２固定剤の屈折率は、前記光学部品の屈折率と略等しく、かつ前記クラッド部の屈折率よりも高いことを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光ファイバは、前記レーザ光の入射端側に前記光学部品から突出した突出部を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記第１光遮断部は、前記突出部の外周において、前記光ファイバと離間するように配置されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記第１光遮断部は、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、またはＦｅを含む金属部材、Ｎｉ、Ｃｒ、またはＴｉを含む表面メッキ層を備える部材、または誘電体多層膜を備える部材、のうち少なくとも１つを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光吸収体は、前記筐体に熱良導体を介して接続されていることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記熱良導体は、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光吸収体は、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、もしくは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、のうち少なくとも１つを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光ファイバの前記レーザ光の出射端側に配置され、前記レーザ光の前記光学部品からの出射を抑制する第２光遮断部を、さらに備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記第２光遮断部は、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、またはＦｅを含む金属部材、または誘電体多層膜を備える部材、のうち少なくとも１つを有することを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記第２光遮断部の前記光学部品側の面は、該面に入射した光が前記光ファイバから離れる方向に反射するように傾斜、または曲率を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光学部品は、円管状のガラスキャピラリであることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光学部品は、前記円管の長手方向の長さが３ｍｍ以上、前記円管の内径が０．１３ｍｍ以下、前記円管の外径が１．８ｍｍ以上であることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光吸収体の前記レーザ光の波長における光吸収率は、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記レーザ光の入射端側が低くされていることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光吸収体の前記光学部品と固着される面の平均表面粗さは、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記レーザ光の入射端側が小さくされていることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光学部品は、前記光ファイバの長手方向に直交する面における該光学部品の中心から偏心した位置に前記光ファイバを挿通されることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光学部品の前記光ファイバの長手方向に直交する断面の形状は、多角形、花形、または星形であることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光学部品は、前記光ファイバの長手方向に延伸する２つの貫通孔を有する２芯キャピラリであり、前記２つの貫通孔のうち、いずれか１つの貫通孔に前記光ファイバを挿通されることを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光学部品は、前記レーザ光を散乱する光散乱手段を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る半導体レーザモジュールは、上記発明において、前記光散乱手段は、気泡であることを特徴とする。
　本発明によれば、信頼性の高い半導体レーザモジュールを実現することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。 図２は、図１に示す半導体レーザモジュールの側面を表す模式的な一部切欠図である。 図３は、図１に示す半導体レーザモジュールの光ファイバ、ガラスキャピラリ、光吸収体を拡大した模式的な断面図である。 図４は、図１に示す半導体レーザモジュールの第１光遮断部を拡大した模式的な一部切欠図である。 図５は、光ファイバから漏れる光の光ファイバの中心からの角度と、光強度との関係を表す模式図である。 図６は、変形例に係る半導体レーザモジュールの第１光遮断部を拡大した模式的な一部切欠図である。 図７は、変形例に係る半導体レーザモジュールのガラスキャピラリの光ファイバの長手方向に直交する断面の屈折率を表す模式図である。 図８は、変形例に係る半導体レーザモジュールのガラスキャピラリの光ファイバの長手方向に直交する断面の模式的な断面図である。 図９は、変形例に係る半導体レーザモジュールのガラスキャピラリの光ファイバの長手方向に直交する断面の模式的な断面図である。 図１０は、変形例に係る半導体レーザモジュールのガラスキャピラリの光ファイバの長手方向に直交する断面の模式的な断面図である。 図１１は、変形例に係る半導体レーザモジュールのガラスキャピラリの光ファイバの長手方向に直交する断面の模式的な断面図である。 図１２は、変形例に係る半導体レーザモジュールの光吸収体の光ファイバの長手方向におけるガラスキャピラリの入射側の端面からの距離と光吸収体の光吸収率との関係を表す模式図である。 図１３は、変形例に係る半導体レーザモジュールの光ファイバ、ガラスキャピラリ、光吸収体を拡大した模式的な断面図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係る半導体レーザモジュールの実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの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ている。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（実施の形態）
　まず、本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジュールの構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る半導体レーザモジュールの模式的な平面図である。図２は、図１に示す半導体レーザモジュールの側面を表す模式的な一部切欠図である。本実施の形態に係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１０３－１～６と、６つの半導体レーザ素子１０４－１～６とを備える。パッケージ１０１は、図２に示すように蓋１０１ａを備えるが、図１においては、パッケージ１０１の蓋は、図示を省略している。また、半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～６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１０４－１～６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１０６－１～６と、第２レンズ１０７－１～６と、ミラー１０８－１～６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１０６－１～６、第２レンズ１０７－１～６、ミラー１０８－１～６、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ファイバ１１２を備える。光ファイバ１１２のレーザ光を入射する側の一端は、パッケージ１０１の内部に収容されている。
　図２に示すように、半導体レーザ素子１０４－１～６は、ＬＤ高さ調整板１０２によって、パッケージ１０１の内部に、段差をつけて配置されている。さらに、第１レンズ１０６－１～６、第２レンズ１０７－１～６、ミラー１０８－１～６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１１５が設けられ、ルースチューブ１１５の一部と挿入部を覆うように、パッケージ１０１の一部にブーツ１１４が外嵌されている。
　また、図２に示すように、光ファイバ１１２は、光学部品としてのガラスキャピラリ１１６に挿通されている。光ファイバ１１２は、被覆部１１２ａを備えるが、光ファイバ１１２のガラスキャピラリ１１６に挿通される部分は、被覆部１１２ａが除去されている。また、光ファイバ１１２は、入射側の一部にガラスキャピラリ１１６から突出した突出部１１２ｂを備える。ガラスキャピラリ１１６は、その外周を光吸収体１１７に覆われている。そして、光吸収体１１７は、パッケージ１０１に固定されている。また、ガラスキャピラリ１１６のレーザ光出射側には、第２光遮断部１１８が配置されている。第２光遮断部１１８は、光吸収体１１７のレーザ光出射側において、光吸収体１１７と嵌合している。第２光遮断部１１８は、その一部にルースチューブ１１５を内挿されている。
　つぎに、半導体レーザモジュール１００の光ファイバ１１２近傍の構成について、詳細に説明する。図３は、図１に示す半導体レーザモジュールの光ファイバ、ガラスキャピラリ、光吸収体を拡大した模式的な断面図である。図３に示すように、光ファイバ１１２は、コア部１１２ｃと、クラッド部１１２ｄとを備える。
　光ファイバ１１２は、ガラスキャピラリ１１６に挿通されている。そして、光ファイバ１１２とガラスキャピラリ１１６とは、第１固定剤１１９で固着されている。ガラスキャピラリ１１６は、光吸収体１１７に挿通されている。そして、ガラスキャピラリ１１６と光吸収体１１７とは、第２固定剤１２０で固着されている。
　また、光ファイバ１１２のレーザ光の入射端とガラスキャピラリ１１６との間には、第１光遮断部１１３が配置されている。
　つぎに、図１～３に示した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。また、パッケージ１０１は、図２に示すように、ガラスキャピラリ１１６が配置された領域において、底面が当該半導体レーザモジュール１００を設置する面と離間していることが好ましい。これにより、パッケージ１０１をねじ等で固定する際、パッケージ１０１底面のそりの影響を低減することができる。
　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１０４－１～６の高さを調節し、半導体レーザ素子１０４－１～６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１０３－１～６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１０４－１～６の放熱を補助する。そのため、サブマウント１０３－１～６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１０４－１～６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。本実施の形態において、半導体レーザ素子１０４－１～６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１０４－１～６は、たとえば、９００ｎｍ～１０００ｎｍの波長のレーザ光を出力する。なお、半導体レーザ素子１０４－１～６は、実施の形態に係る半導体レーザモジュール１００のように複数であってもよいが、１つであってもよく、その数は特に限定されない。
　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１０４－１～６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１０６－１～６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１０６－１～６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１０７－１～６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１０７－１～６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１０８－１～６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１０４－１～６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１０８－１～６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１０４－１～６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１０４－１～６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１０４－１～６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１０４－１～６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１０４－１～６の出力レーザ光が半導体レーザ素子１０４－１～６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。
　光ファイバ１１２は、たとえばコア径が１０５μｍ、クラッド系が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であってよい。
　第１光遮断部１１３は、切欠き部を備えた矩形の板状部材であり、切欠き部に光ファイバ１１２の突出部１１２ｂを挿通され、光ファイバ１１２の先端は、第１光遮断部１１３から突き出ている。図４は、図１に示す半導体レーザモジュールの第１光遮断部を拡大した模式的な一部切欠図である。図４に示すように、第１光遮断部１１３は、光ファイバ１１２の突出部１１２ｂの外周に配置されており、かつ第１光遮断部１１３は、光ファイバ１１２と離間している。
　なお、このように第１光遮断部１１３を光ファイバ１１２と離間して設けることで、第１光遮断部１１３から光ファイバ１１２に熱が伝わることを抑制でき、後述する第１固定剤１１９の温度上昇を抑制できる。
　また、光ファイバ１１２の先端が、第１光遮断部１１３からレーザ光の入力側に突き出ているように第１光遮断部１１３を設けることで、第１光遮断部１１３と光ファイバ１１２との間から非結合光が漏れるのを抑制でき、光ファイバ１１２に結合されない非結合光をより確実に遮断することができる。
　ブーツ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。ブーツ１１４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。
　ルースチューブ１１５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１１５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。
　ガラスキャピラリ１１６は、貫通孔を備えた円管状のガラスキャピラリである。そして、ガラスキャピラリ１１６は、貫通孔には光ファイバ１１２が挿通されており、ガラスキャピラリ１１６の貫通孔の内壁と、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄとが、第１固定剤１１９で固着される。ガラスキャピラリ１１６は、半導体レーザ素子１０４－１～６が出力したレーザ光の波長において、光透過性を有し、たとえばこの波長において、透過率が９０％以上の材料からなることが好ましい。ガラスキャピラリ１１６の屈折率は、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄ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、たとえばガラスキャピラリ１１６の屈折率は、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄに対する比屈折率差が０．１％以上１０％以下である。なお、ガラスキャピラリ１１６は、光出射側に光ファイバ１１２を挿通しやすいよう設けられたテーパ部を備えていてもよい。
　光吸収体１１７は、ガラスキャピラリ１１６の外周に配置されており、ガラスキャピラリ１１６と第２固定剤１２０で固着される。そして、光吸収体１１７は、半導体レーザ素子１０４－１～６が出力したレーザ光の波長において、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１１７は、ガラスキャピラリ１１６を透過したレーザ光を吸収する。また、光吸収体１１７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１１７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。
　第２光遮断部１１８は、光吸収体１１７に接続されており、さらに光ファイバ１１２を挿通される。その結果、第２光遮断部１１８は、ガラスキャピラリ１１６を透過し、ガラスキャピラリ１１６の出射側の端面から放出された光の半導体レーザモジュール１００の外部への出射を防止する。このため、第２光遮断部１１８は、照射された光により、損傷しないことが好ましく、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などを含む表面メッキ層を備える部材、または誘電体多層膜を備える部材を有することが好ましい。また、第２光遮断部１１８のガラスキャピラリ１１６側の面は、その面に入射した光が光ファイバ１１２から離れる方向に反射するように傾斜、または曲率を有することが好ましい。
　なお、第２光遮断部１１８と光吸収体１１７とガラスキャピラリ１１６とに囲まれた空間には、第１固定剤１１９、第２固定剤１２０、その他のＵＶ硬化樹脂、シリコーン等を充填してもよい。
　第１固定剤１１９と第２固定剤１２０とは、同一の材料であってもよいが、異なる材料であってもよく、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。第１固定剤１１９の屈折率は、２５℃において光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄ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１１２のクラッド部１１２ｄ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。第２固定剤１２０の屈折率は、２５℃においてガラスキャピラリ１１６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、ガラスキャピラリ１１６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。また、第１固定剤１１９および第２固定剤１２０の屈折率は、ガラスキャピラリ１１６の屈折率と略等しく、かつ光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄの屈折率よりも高い構成であってもよい。第１固定剤１１９および第２固定剤１２０の屈折率は、たとえばガラスキャピラリ１１６に対する比屈折率差が０％以上１０％以下である。また、第１固定剤１１９と第２固定剤１２０とは、光ファイバ１１２の長手方向に直交する面における厚さが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。
　つぎに、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１００の動作を説明する。段差をつけて配置された各半導体レーザ素子１０４－１～６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１０６－１～６および第２レンズ１０７－１～６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１０８－１～６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によって集光されて光ファイバ１１２に結合される。光ファイバ１１２に結合したレーザ光は、光ファイバ１１２によって、半導体レーザモジュール１００の外部に導波されて出力される。半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１０４－１～６およびミラー１０８－１～６の段差によって、レーザ光に不要な損失が生じることを防いでいる。なお、本実施の形態において、各半導体レーザ素子１０４－１～６の出力光の光強度が、それぞれ１１Ｗであり、結合効率が８５％であるとすると、半導体レーザモジュール１００の出力光の光強度は、５６Ｗとなる。
　ここで、図３を用いて、第３レンズ１０９および第４レンズ１１１によって集光されたレーザ光の伝搬の様子について、詳細に説明する。なお、図３において、厳密にはレーザ光Ｌ３は、各部材の屈折率差に応じて界面で屈折するが、説明を簡単にするため、省略してある。第３レンズ１０９および第４レンズ１１１によって集光されたレーザ光Ｌは、光ファイバ１１２に結合されない非結合光Ｌ１と、光ファイバ１１２に結合されて光ファイバ１１２内を伝搬する光Ｌ２となる。光ファイバ１１２に結合された光Ｌ２の大部分は、光ファイバ１１２のコア部１１２ｃを伝搬し半導体レーザモジュール１００の外部に導波されて出力されるが、一部は、クラッド部１１２ｄに結合し、クラッド部１１２ｄを伝搬する光Ｌ３となる。また、コア部１１２ｃを伝搬する光Ｌ２の一部がコア部１１２ｃから漏れ、クラッド部１１２ｄを伝搬する光Ｌ３となる場合もある。
　まず、非結合光Ｌ１は、第１光遮断部１１３によって、ガラスキャピラリ１１６への入射が抑制されており、その一部は、第１光遮断部１１３に吸収される。この光吸収によって発生した熱は、第１光遮断部１１３から、パッケージ１０１へと放熱される。なお、第１光遮断部１１３は、確実に非結合光のガラスキャピラリ１１６への入射を抑制するため、光ファイバ１１２の突出部１１２ｂに配置されている。この目的のために、第１光遮断部１１３は、レーザ光の一部が照射されても、損傷しないことが好ましく、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などを含む表面メッキ層を備える部材、または誘電体多層膜を備える部材を備えることが好ましい。なお、第１光遮断部１１３は、確実に光ファイバ１１２と離間し、かつ十分に光ファイバ１１２に結合しない光を遮断するため、光ファイバ１１２の長手方向に直交する面において、第１光遮断部１１３と光ファイバ１１２との距離（クリアランス）が設定されていることが好ましい。通常、レーザ光のビーム形状は楕円形状となるため、該クリアランスは、楕円の長軸方向において、５μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。
　ここで、上述したように、クラッド部１１２ｄ内には、クラッド部１１２ｄ内を伝搬する光Ｌ３が生じる。
　光Ｌ３は、突出部１１２ｂにおいて、クラッド部１１２ｄと外部の空気との屈折率差によって光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄ内に閉じ込められ、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄ内を伝搬する。
　つぎに、光Ｌ３は、クラッド部１１２ｄと第１固定剤１１９との界面に達する。ここで、光Ｌ３は、クラッド部１１２ｄの屈折率より第１固定剤１１９の屈折率が高いと、この界面を透過しやすい。さらに光Ｌ３は、クラッド部１１２ｄと第１固定剤１１９との屈折率が等しいときにこの界面を最も透過しやすい。この界面を透過した（すなわち光ファイバ１１２から漏れた）光Ｌ３は、第１固定剤１１９内を伝搬するが、第１固定剤１１９は、厚さが８００μｍ以下と十分薄くされており、光吸収が十分小さいため、損傷が抑制されている。なお、第１固定剤１１９の厚さは、さらに好ましくは５μｍ以下である。
　続いて、光Ｌ３は、第１固定剤１１９とガラスキャピラリ１１６との界面に達する。この界面でも同様に、光Ｌ３は、第１固定剤１１９の屈折率よりガラスキャピラリ１１６の屈折率が高いと、この界面を透過しやすい。さらに光Ｌ３は、第１固定剤１１９とガラスキャピラリ１１６との屈折率が等しいときにこの界面を最も透過しやすい。この界面を透過した光Ｌ３は、ガラスキャピラリ１１６内を伝搬するが、光Ｌ３は、ガラスキャピラリ１１６における透過率が、たとえば９０％以上と十分に高いため、ガラスキャピラリ１１６を透過する。
　つぎに、光Ｌ３は、ガラスキャピラリ１１６と第２固定剤１２０との界面に達する。この界面でも同様に、光Ｌ３は、ガラスキャピラリ１１６の屈折率より第２固定剤１２０の屈折率が高いとこの界面を透過しやすい。さらに光Ｌ３は、ガラスキャピラリ１１６と第２固定剤１２０との屈折率が等しいときにこの界面を最も透過しやすい。この界面を透過した光Ｌ３は、第２固定剤１２０内を伝搬するが、第２固定剤１２０は、厚さが８００μｍ以下と十分薄くされており、光吸収が十分小さいため、損傷が防止されている。なお、第２固定剤１２０の厚さは、さらに好ましくは５μｍ以下である。
　続いて、光Ｌ３は、光吸収体１１７に達する。そして、光Ｌ３は、光吸収性を有する、たとえば吸収率が３０％以上、好ましくは７０％以上の光吸収体１１７に吸収される。この光吸収によって発生した熱は、光吸収体１１７から、パッケージ１０１へと放熱される。
　ここで、図５は、光ファイバから漏れる光の光ファイバの中心からの角度と、光強度との関係を表す模式図である。図５の横軸は、クラッド部１１２ｄ内を伝搬して、その後光ファイバから漏れる光の光ファイバの中心からの角度であり、図３の角度θである。図５に示すように、光ファイバ１１２のクラッド部１１２ｄから漏れる光は、光ファイバ１１２の中心から角度θaよりも外側に放出される。このとき、ガラスキャピラリ１１６は、光ファイバ１１２から角度θaで出力された光が光吸収体１１７に到達するよう十分な長さとされていることが好ましい。さらに、ガラスキャピラリ１１６は、光吸収体１１７で吸収されずに反射された光が再度光吸収体１１７に到達するよう十分な長さとされていることがより好ましい。このような長さとして、ガラスキャピラリ１１６は、円管の長手方向の長さが３ｍｍ以上とされている。
　なお、ガラスキャピラリ１１６は、第１固定剤１１９を十分薄くするため、円管の内径が０．１３ｍｍ以下であることが好ましい。また、ガラスキャピラリ１１６は、光吸収体１１７の光吸収による熱が第１固定剤１１９や光ファイバ１１２の被覆部１１２ａに損傷を与えないよう一定以上の厚さであることが好ましく、たとえば円管の外径が１．８ｍｍ以上とされていることが好ましい。
　以上説明したように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１００は、以下のような効果を奏する。すなわち、第１光遮断部１１３により非結合光がガラスキャピラリ１１６に入射することが抑制されている。その結果、半導体レーザモジュール１００は、非結合光により第１固定剤１１９、第２固定剤１２０、および被覆部１１２ａなどが損傷することが抑制されている。
　また、半導体レーザモジュール１００は、クラッド部１１２ｄ～第２固定剤１２０の各界面において、クラッド部１１２ｄを伝搬する光が光ファイバから漏れやすいように各部材の屈折率が適切に選択されている。このため、当該漏れた光が各界面で反射することが抑制されているので、当該漏れた光が光吸収体１１７に効率的に吸収される。
　また、半導体レーザモジュール１００は、光ファイバ１１２と光吸収体１１７との間にガラスキャピラリ１１６を有しているため、光ファイバ１１２からの漏れ光が光吸収体１１７に到達する前に、漏れ光の密度を低下させることができる。これにより光吸収体１１７の温度上昇を抑制できる。
　さらに、半導体レーザモジュール１００は、光吸収性を有する光吸収体１１７を備えるため、光吸収体１１７における反射光が第１固定剤１１９、第２固定剤１２０、および被覆部１１２ａを損傷させることが抑制されている。
　また、半導体レーザモジュール１００は、第１固定剤１１９および第２固定剤１２０が十分薄いため、第１固定剤１１９および第２固定剤１２０の光吸収による損傷が抑制されている。本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１００は、以上のような効果を奏し、信頼性の高い半導体レーザモジュールである。
　さらに、半導体レーザモジュール１００は、第２光遮断部１１８が、入射した光を光ファイバ１１２から離れる方向に反射するように傾斜、または曲率を有するため、第２光遮断部１１８に入射された光が反射し、ガラスキャピラリ１１６のテーパ部の第１固定剤１１９を損傷させることが防止されているので、信頼性の高い半導体レーザモジュールである。なお、第２光遮断部１１８は、ガラスキャピラリ１１６を透過した光が半導体レーザモジュール１００の外部に漏れると安全性上好ましくないため、ガラスキャピラリ１１６を透過した光の半導体レーザモジュール１００の外部への出射を防止している。このため、半導体レーザモジュール１００は、安全性の高い半導体レーザモジュールである。
　以上説明したように、本実施の形態に係る半導体レーザモジュール１００は、信頼性かつ安全性の高い半導体レーザモジュールである。
（変形例）
　つぎに、上記実施の形態における半導体レーザモジュールの変形例について説明する。変形例に係る半導体レーザモジュールは、上記実施の形態の半導体レーザモジュールの各構成要素を、以下のような変形例の構成要素と置換することにより構成することができる。
　第１光遮断部は、図４に示した形状に限られない。図６は、変形例に係る半導体レーザモジュールの第１光遮断部を拡大した模式的な一部切欠図である。図６に示すように、第１光遮断部２１３は、たとえば光ファイバ２１２を挿通する孔を備えた円盤である第１光遮断部２１３であってよい。第１光遮断部２１３は、パッケージ２０１上に固定された台座２１３ａ上に載置されている。このように、第１光遮断部２１３は、非結合光がガラスキャピラリへ入射することを抑制することができれば、特に形状は限定されない。
　光学部品であるガラスキャピラリは、光ファイバの長手方向に直交する断面において、屈折率分布を有していてもよい。図７は、変形例に係る半導体レーザモジュールのガラスキャピラリの光ファイバの長手方向に直交する断面の屈折率を表す模式図である。図７に示すように、変形例のガラスキャピラリは、光ファイバの長手方向に直交する断面において、中心から離れるほど屈折率が高くされている。その結果、このガラスキャピラリは、入射された光を効率的に外部に逃がすことができる。したがって、変形例のガラスキャピラリは、半導体レーザモジュールの信頼性をより高くすることができる。
　さらに、光学部品であるガラスキャピラリは、光ファイバからガラスキャピラリに放出された光が、光ファイバに戻ることを抑制することが好ましい。図８～１１は、変形例に係る半導体レーザモジュールのガラスキャピラリの光ファイバの長手方向に直交する断面の模式的な断面図である。
　図８に示すように、変形例のガラスキャピラリ３１６は、光ファイバの長手方向に直交する断面の形状が、円形であるが、貫通孔３１６ａの中心がガラスキャピラリ３１６の中心Ｃから偏心している。すなわち、ガラスキャピラリ３１６は、中心Ｃから偏心した位置に光ファイバを挿通される。その結果、ガラスキャピラリ３１６は、光ファイバからガラスキャピラリ３１６に放出された光が、光吸収体で反射されて光ファイバに戻ることが抑制されている。
　つぎに、図９に示すように、変形例のガラスキャピラリ４１６は、光ファイバの長手方向に直交する断面の形状が、四角形であってよい。その結果、ガラスキャピラリ４１６は、光ファイバからガラスキャピラリ４１６に放出された光が、光吸収体で反射されて光ファイバに戻ることが抑制されている。同様に、ガラスキャピラリは、光ファイバの長手方向に直交する断面の形状が、多角形、花形、または星形などであってもよい。
　また、図１０に示すように、ガラスキャピラリ５１６は、貫通孔５１６ａと貫通孔５１６ｂとの光ファイバの長手方向に延伸する２つの貫通孔を備える２芯キャピラリであってよい。ガラスキャピラリ５１６は、貫通孔５１６ａと貫通孔５１６ｂとの２つの貫通孔のうち、いずれか１つの貫通孔に光ファイバを挿通される。そして、貫通孔５１６ａ、貫通孔５１６ｂは、いずれもガラスキャピラリ５１６の中心から偏心して配置されている。その結果、ガラスキャピラリ５１６は、光ファイバからガラスキャピラリ５１６に放出された光が、光吸収体で反射されて光ファイバに戻ることが抑制されている。
　以上の変形例のガラスキャピラリは、光ファイバからガラスキャピラリに放出された光が、光ファイバに戻ることが抑制されていることにより、光吸収体の反射光による第１固定剤、第２固定剤、および光ファイバの被覆部などの損傷を抑制する。したがって、変形例のガラスキャピラリは、半導体レーザモジュールの信頼性をより高くすることができる。
　また、図１１に示すように、変形例のガラスキャピラリ６１６は、たとえば気泡６１６ｂである光散乱手段を備えていてよい。その結果、ガラスキャピラリ６１６は、クラッド部から入射した光を気泡６１６ｂで散乱させ、効率的に光吸収体に吸収させることができる。このガラスキャピラリは、光ファイバからガラスキャピラリに放出された光を、効率的に光吸収体に吸収させることにより、第１固定剤、第２固定剤、および光ファイバの被覆部などの損傷を抑制する。したがって、変形例のガラスキャピラリは、半導体レーザモジュールの信頼性をより高くすることができる。
　光吸収体は、光ファイバの長手方向に沿って、レーザ光の波長における光吸収率の分布を有していてもよい。図１２は、変形例に係る半導体レーザモジュールの光吸収体の光ファイバの長手方向におけるガラスキャピラリの入射側の端面からの距離と光吸収体の光吸収率との関係を表す模式図である。図１２に示すように、変形例に係る光吸収体７１７は、レーザ光を入射する側よりもレーザ光を出射する側の光吸収率が高くされている。このとき、図１２に示すように、光吸収体７１７は、たとえばクラッドから漏れた光であるレーザ光Ｌが最初に光吸収体に照射される位置よりも、レーザ光Ｌが光吸収体７１７に１回反射されて２回目に光吸収体７１７に照射される位置において光吸収率が高い。その結果、レーザ光Ｌの入射側において光吸収が集中し、その光吸収による発熱で第２固定剤を損傷させることが抑制されている。したがって、変形例の光吸収体７１７は、半導体レーザモジュールの信頼性をより高くすることができる。
　光吸収率に分布を有する光吸収体の具体例として、変形例の光吸収体は、光吸収体のガラスキャピラリに固着される面の平均表面粗さが、光ファイバの長手方向に沿って、第４レンズ側（光入射側）で小さくされている。ここで、金属は、光が入射する面の表面粗さが大きいほど吸収率が高くなる。したがって、この光吸収体は、第４レンズ側の光吸収率が小さい。すなわち、この光吸収体は、レーザ光の入射側において光吸収が集中し、その光吸収による発熱で第２固定剤を損傷させることが抑制されている。したがって、変形例の光吸収体は、半導体レーザモジュールの信頼性をより高くすることができる。
　図１３は、変形例に係る半導体レーザモジュールの光ファイバ、ガラスキャピラリ、光吸収体を拡大した模式的な断面図である。第１光遮断部、第２光遮断部としては、図２、３に示す第１光遮断部１１３、第２光遮断部１１８に代えて、図１３に示す第１光遮断部１１３Ａ、第２光遮断部１１８Ａを設けてもよい。この第１光遮断部１１３Ａ、第２光遮断部１１８Ａは、ガラスキャピラリ１１６の端面に施された誘電体多層膜である。この誘電体多層は、半導体レーザ素子１０４－１～６が出力するレーザ光の波長における反射率が９０％以上であることが好ましい。なお、第１光遮断部１１３Ａと光ファイバ１１２との距離（クリアランス）は、レーザ光の楕円のビーム形状の長軸方向において、５μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。また、図１３に示す第２光遮断部１１８Ａは、ガラスキャピラリ１１６の端面から貫通孔のテーパ部にかけて施されているが、テーパ部には形成しなくてもよい。
　第２光遮断部１１８Ａを設けることで、ガラスキャピラリ１１６を透過し、ガラスキャピラリ１１６の出射側の端面から放出された光の半導体レーザモジュール１００の外部への出射を抑制し、光吸収体１１７に吸収させることができる。
　半導体レーザモジュールは、各種の放熱構造を備えていてもよい。その結果、半導体レーザモジュールは、光吸収体が光吸収により高温となり、第２固定剤を損傷させることを抑制することができる。なお、放熱構造は、フィンを備え、光吸収体またはパッケージなどを空冷する放熱構造や、循環ポンプを備え、光吸収体またはパッケージなどを水、または各種冷媒で冷却する放熱構造などを選択することができる。
　以上、説明したように、本実施の形態または変形例の半導体レーザモジュールは、信頼性の高い半導体レーザモジュールである。
　なお、上記実施の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、上記の実施の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。
　以上のように、本発明に係る半導体レーザモジュールは、主に高出力の半導体レーザモジュールに利用して好適なものである。
　１００　半導体レーザモジュール
　１０１、２０１　パッケージ
　１０１ａ、２０１ａ　蓋
　１０２　ＬＤ高さ調整板
　１０３－１～６　サブマウント
　１０４－１～６　半導体レーザ素子
　１０５　リードピン
　１０６－１～６　第１レンズ
　１０７－１～６　第２レンズ
　１０８－１～６　ミラー
　１０９　第３レンズ
　１１０　光フィルタ
　１１１　第４レンズ
　１１２、２１２　光ファイバ
　１１２ａ　被覆部
　１１２ｂ　突出部
　１１２ｃ　コア部
　１１２ｄ　クラッド部
　１１３、１１３Ａ、２１３　第１光遮断部
　２１３ａ　台座
　１１４　ブーツ
　１１５　ルースチューブ
　１１６、３１６、４１６、５１６、６１６　ガラスキャピラリ
　３１６ａ、４１６ａ、５１６ａ、５１６ｂ、６１６ａ　貫通孔
　６１６ｂ　気泡
　１１７、７１７　光吸収体
　１１８、１１８Ａ　第２光遮断部
　１１９　第１固定剤
　１２０　第２固定剤
　Ｃ　中心
　Ｌ　レーザ光

Claims (21)

  1. 　レーザ光を出力する半導体レーザ素子と、
    　コア部と、コア部の外周に形成されたクラッド部と、を備え、前記レーザ光が一端から入射され、該レーザ光を当該半導体レーザモジュールの外部に導波する光ファイバと、
    　前記光ファイバの外周に配置され、前記光ファイバを固定する光学部品と、
    　前記光学部品と前記光ファイバとを固着する第１固定剤と、
    　前記光学部品の外周に配置され、該光学部品を固定する光吸収体と、
    　前記光ファイバの前記レーザ光の入射端と前記光学部品との間に配置された第１光遮断部と、
    　前記半導体レーザ素子と、前記光ファイバの前記レーザ光を入射する側の一端と、前記第１光遮断部と、を内部に収容する筐体と、
    　を備え、前記光学部品は、前記レーザ光の波長において光透過性を有し、前記光吸収体は、前記レーザ光の波長において光吸収性を有することを特徴とする半導体レーザモジュール。
  2. 　前記第１固定剤の屈折率は、前記クラッド部の屈折率と等しい、またはそれよりも高いことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
  3. 　前記光学部品と前記光吸収体とを固着する第２固定剤を有し、
    　前記第１固定剤と前記第２固定剤とは、同一の材料からなり、
    　前記第１固定剤および前記第２固定剤の屈折率は、前記光学部品の屈折率と略等しく、かつ前記クラッド部の屈折率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
  4. 　前記光ファイバは、前記レーザ光の入射端側に前記光学部品から突出した突出部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半導体レーザモジュール。
  5. 　前記第１光遮断部は、前記突出部の外周において、前記光ファイバと離間するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザモジュール。
  6. 　前記第１光遮断部は、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、またはＦｅを含む金属部材、Ｎｉ、Ｃｒ、またはＴｉを含む表面メッキ層を備える部材、または誘電体多層膜を備える部材、のうち少なくとも１つを有す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半導体レーザモジュール。
  7. 　前記光吸収体は、前記筐体に熱良導体を介して接続されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  8. 　前記熱良導体は、熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザモジュール。
  9. 　前記光吸収体は、
    　Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、もしくは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、のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  10. 　前記光ファイバの前記レーザ光の出射端側に配置され、前記レーザ光の前記光学部品からの出射を抑制する第２光遮断部を、さらに備えることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  11. 　前記第２光遮断部は、Ｃｕ、Ｎｉ、ステンレス鋼、またはＦｅを含む金属部材、または誘電体多層膜を備える部材、のうち少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体レーザモジュール。
  12. 　前記第２光遮断部の前記光学部品側の面は、該面に入射した光が前記光ファイバから離れる方向に反射するように傾斜、または曲率を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体レーザモジュール。
  13. 　前記光学部品は、円管状のガラスキャピラリであることを特徴とする請求項１～１２のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  14. 　前記光学部品は、前記円管の長手方向の長さが３ｍｍ以上、前記円管の内径が０．１３ｍｍ以下、前記円管の外径が１．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザモジュール。
  15. 　前記光吸収体の前記レーザ光の波長における光吸収率は、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記レーザ光の入射端側が低くされていることを特徴とする請求項１～１４のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  16. 　前記光吸収体の前記光学部品と固着される面の平均表面粗さは、前記光ファイバの長手方向に沿って、前記レーザ光の入射端側が小さくされていることを特徴とする請求項１～１５のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  17. 　前記光学部品は、前記光ファイバの長手方向に直交する面における該光学部品の中心から偏心した位置に前記光ファイバを挿通されることを特徴とする請求項１～１６のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  18. 　前記光学部品の前記光ファイバの長手方向に直交する断面の形状は、多角形、花形、または星形であることを特徴とする請求項１～１７のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  19. 　前記光学部品は、前記光ファイバの長手方向に延伸する２つの貫通孔を有する２芯キャピラリであり、
    　前記２つの貫通孔のうち、いずれか１つの貫通孔に前記光ファイバを挿通されることを特徴とする請求項１～１８のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  20. 　前記光学部品は、前記レーザ光を散乱する光散乱手段を有することを特徴とする請求項１～１９のいずれか一つに記載の半導体レーザモジュール。
  21. 　前記光散乱手段は、気泡であることを特徴とする請求項２０に記載の半導体レーザモジュール。
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