(57)【要約】【課題】レーザと非線形光学素子の位置調整を３軸方向に高精度で行い、発光効率の良いレーザ光源およびその調整方法を提供する。【解決手段】レーザ光源１は、基台１１と、基台１１に実装された半導体レーザ１２と、フランジ１３ａと、ＳＨＧ素子ホルダ１４と、ＳＨＧ素子１５と、を備える。ＳＨＧ素子１５は、円柱形をなすＳＨＧ素子ホルダ１４に形成された溝１４０に固着される。フランジ１３ａは、ガイド孔１３３が形成された円筒形の胴部１３１と、窓部１３４が形成された円筒形のフランジ部１３２とからなる。フランジ１３ａは、フランジ部１３２の下面で基台１１の平面部１１１に載置されＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動が可能である。ＳＨＧ素子ホルダ１４は、ガイド孔１３３と摺動可能に嵌合してフランジ１３ａで案内される。ＳＨＧ素子ホルダ１４と一体化しているＳＨＧ素子１５は、Ｚ軸方向に移動可能である。【選択図】図２
2010262252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ素子と非線形光学結晶素子とを有し、前記レーザ素子のレーザ光を前記非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源において、
前記レーザ素子が固定される基台と、
前記非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、
前記基台に載置され、前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、を備え、
前記基台は、前記第２の保持部材を前記レーザ光の出射方向に垂直な方向に案内するための第1の案内部を有し、
前記第２の保持部材は、前記第１の保持部材を前記レーザ光の出射方向に平行な方向に案内するための第２の案内部を有する
ことを特徴とするレーザ光源。
【請求項２】
前記基台は、前記第１の案内部として、前記レーザ光の出射方向に垂直な平面部を有し、
前記第２の保持部材は、前記平面部に接触して固定された
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ光源。
【請求項３】
レーザ素子と非線形光学結晶素子とを有し、前記レーザ素子のレーザ光を前記非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源において、
前記レーザ素子が固定される基台と、
前記非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、
前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、
前記基台に載置され、前記第２の保持部材を支持する支持部材と、を備え、
前記第２の保持部材は、前記第１の保持部材を前記レーザ光の出射方向に平行な方向に案内するための第２の案内部を有し、
前記支持部材は、前記第２の保持部材を前記レーザ光の出射方向に垂直な方向に案内するための第３の案内部を有する
ことを特徴とするレーザ光源。
【請求項４】
前記支持部材は、前記第３の案内部として、前記レーザ光の出射方向に垂直な平面部を有し、
前記第２の保持部材は、前記支持部材の前記平面部に接触して固定された
ことを特徴とする請求項３に記載のレーザ光源。
【請求項５】
前記第２の保持部材は、前記第２の案内部として、前記第１の保持部材と嵌合する筒部を有し、
前記第１の保持部材は、前記筒部に接触して収納された
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項６】
前記第２の保持部材は、前記レーザ素子の発光部に応じた位置に開口部を有する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項７】
前記非線形光学素子は、光導波路が形成された
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載のレーザ光源。
【請求項８】
前記レーザ素子の出射光は、前記光導波路に直接結合する
ことを特徴とする請求項７に記載のレーザ光源。
【請求項９】
前記レーザ光は、前記レーザ素子の発光部に設けられたレンズを介して前記光導波路に
結合する
ことを特徴とする請求項７に記載のレーザ光源。
【請求項１０】
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材、および、前記基台と前記第２の保持部材がそれぞれレーザ溶接で固定された
ことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ光源。
【請求項１１】
前記第１の保持部材と前記第２の保持部材、および、前記支持部材と前記第２の保持部材がそれぞれレーザ溶接で固定された
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のレーザ光源。
【請求項１２】
前記支持部材は、前記レーザ素子と前記第２の保持部材との間に隔壁を有する
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のレーザ光源。
【請求項１３】
前記第２の保持部材は、第１から第３の円筒から構成され、
前記第２の円筒部が、断熱性の材質で形成された
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のレーザ光源。
【請求項１４】
レーザ素子が固定された基台と、非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、前記基台に載置され、前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、を備え、前記レーザ素子のレーザ光を前記非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源の調整方法であって、
前記レーザ光の出射方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する平面で互いに直交する方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸とし、
前記第１の保持部材を前記第２の保持部材に対して移動させて、前記レーザ素子に対する前記非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を調整するＺ軸調整工程と、
前記第２の保持部材を前記基台に対して移動させて、前記レーザ素子に対する前記非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を調整するＸ軸−Ｙ軸調整工程と、を備える
ことを特徴とするレーザ光源の調整方法。
【請求項１５】
レーザ素子が固定された基台と、非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、前記第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、前記基台に載置され、前記第２の保持部材を支持する支持部材と、を備え、前記レーザ素子のレーザ光を前記非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源の調整方法であって、
前記レーザ光の出射方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する平面で互いに直交する方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸とし、
前記第１の保持部材を前記第２の保持部材に対して移動させて、前記レーザ素子に対する前記非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を調整するＺ軸調整工程と、
前記第２の保持部材を前記支持部材に対して移動させて、前記レーザ素子に対する前記非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を調整するＸ軸−Ｙ軸調整工程と、を備える
ことを特徴とするレーザ光源の調整方法。
【請求項１６】
前記第２の保持部材を前記第１の保持部材に対して持ち上げて、前記非線形光学結晶の下端が見える状態で前記Ｚ軸調整工程を行う
ことを特徴とする請求項１４または１５に記載のレーザ光源の調整方法。
【請求項１７】
前記Ｚ軸調整工程は、前記非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を粗調整するＺ軸粗調整工程と、前記Ｚ軸粗調整工程の後、前記非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を微調整
するＺ軸微調整工程と、を有する
ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載のレーザ光源の調整方法。
【請求項１８】
前記Ｘ軸−Ｙ軸調整工程は、前記非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を粗調整するＸ軸―Ｙ軸粗調整工程と、前記Ｘ軸−Ｙ軸粗調整工程の後、前記非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を微調整するＸ軸−Ｙ軸微調整工程と、を有する
ことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載のレーザ光源の調整方法。
【請求項１９】
前記Ｚ軸粗調整工程および前記Ｘ軸−Ｙ軸粗調整工程の後、前記Ｚ軸微調整工程および前記Ｘ軸−Ｙ軸微調整工程を行う
ことを特徴とする請求項１８に記載のレーザ光源の調整方法。
【請求項２０】
前記Ｚ軸調整工程の後、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材をレーザ溶接で固定し、
前記Ｘ軸−Ｙ軸調整工程の後、前記基台と前記第２の保持部材をレーザ溶接で固定する
ことを特徴とする請求項１４に記載のレーザ光源の調整方法。
【請求項２１】
前記Ｚ軸調整工程の後、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材をレーザ溶接で固定し、
前記Ｘ軸−Ｙ軸調整工程の後、前記支持部材と前記第２の保持部材をレーザ溶接で固定する
ことを特徴とする請求項１４に記載のレーザ光源の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザと非線形光学結晶素子を組み合わせた構成で、レーザの出射光を非線形光学結晶素子で波長変換して出射するレーザ光源およびその調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光源は、光ピックアップ装置や通信機器、映像表示機器に広く用いられている。そして、映像表示機器の中でも、特に、超小型のプロジェクタがノートパソコンや携帯電話に接続されて、プレゼンテーションや映像を大画面で楽しむ娯楽用として、市場のニーズが高まってきた。プロジェクタには、赤色、緑色、青色の３色の光が光源として用いられるが、緑色は、赤色、青色のようにレーザ光を直接発光する半導体レーザが今は存在しない。
【０００３】
従って、緑色のレーザ光を得る一つの方法として、赤色又は赤外の半導体レーザ（レーザ素子）のレーザ光を非線形光学結晶素子で波長変換し、緑色のレーザ光を出射させることが提案されている。この波長変換は、非線形光学結晶素子として光導波路型の第２高調波発生素子（Ｓｅｃｏｎｄ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ：以後ＳＨＧ素子と記す。）を用いて、赤色又は赤外レーザ光をＳＨＧ素子の光導波路に光結合して導き、第２高調波を発生して元のレーザ波長の１／２波長のレーザ光、即ち、緑色レーザ光をＳＨＧ素子から出射させることである。例えば赤外発振波長１０６４ｎｍを波長変換して発振波長５３２ｎｍの緑色レーザ光を得ることが可能である。
【０００４】
この波長変換によるレーザ光を出射するレーザ光源においては、半導体レーザの発光部とＳＨＧ素子の光導波路を光結合するための位置合わせ精度が非常に重要で、レーザ光源の発光効率に大きく影響を及ぼすことは周知のことである。ＳＨＧ素子の光導波路の入射口寸法は、通常、幅５μｍ、高さ３μｍ程度である。従って、半導体レーザの発光部とＳＨＧ素子の光導波路の光結合は、微小な点と点の位置合わせとして、高精度が要求されているのである。
【０００５】
従来の波長変換したレーザ光を出射するレーザ光源として、半導体レーザと光導波路型のＳＨＧ素子を用いたレーザ光源及びその製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
図１９は、特許文献１に記載のレーザ光源１００の構成を示す説明図である。図１９に示すように、レーザ光源１００において、半導体レーザ１０１と光導波路１１０が形成された基板（以下ＳＨＧ素子と言う）１０９が、Ｌ字型のＳｉサブマウント１１３の上に固定される。半導体レーザ１０１が固定されている第１の面１１３Ａと、ＳＨＧ素子１０９の固定されている第２の面１１３Ｂがお互いに垂直な位置関係にある。
【０００７】
Ｓｉサブマウント１１３は、厚さ約５ｍｍのＳｉ基板を、第１の面１１３Ａと第２の面１１３Ｂが垂直な位置関係になるように切断して作製される。Ｓｉサブマウント１１３の第１の面１１３Ａには、Ａｕ薄膜が形成されている。半導体レーザ１０１が取り付けられる位置にはボンディング用のＡｕ／Ｓｎ半田層が蒸着されている。
【０００８】
半導体レーザ１０１は、Ｓｉサブマウント１１３上の第１の面１１３Ａの基準線Ｃ（第２の面１１３Ｂの延長線に一致する）より約１μｍ離れたところに半導体レーザ１０１の活性層１０２の発光領域が位置するように固定される。発光点Ｅは、基準線Ｄより約１μｍ離れている。
【０００９】
半導体レーザ１０１の活性層１０２の発光領域とＳＨＧ素子１０９の光導波路１１０の位置は、図に示す矢印のＺ軸方向が基準線Ｃより約１μｍの位置、Ｙ軸方向が基準線Ｄより１μｍの位置と決まっているから、位置合わせ調整は、Ｘ軸方向の一軸に沿って、即ち、第２の面１１３Ｂ上に沿って入射端面が基準線Ｄに接した状態でＳＨＧ素子１０９を平行移動させるだけで、高精度の位置合わせ調整が可能である。
【００１０】
また、他の従来技術として、ＴＯキャンパッケージに半導体レーザと非線形光学結晶素子を組み込み実装して、波長変換したレーザ光を出射するレーザ光源が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
図２０は、特許文献２に記載のレーザ光源２００の構成を示す説明図である。図２０に示すように、レーザ光源２００において、半導体レーザ２２１は、導電性の金属からなるブロック２２２に半田等により固定されており、このブロック２２２は円盤状の導電性金属からなる基台２０３上に固定されている。
【００１２】
基台２０３には、半導体レーザ励起用の２本の端子用ピンが設けられている。このうちＰ端子用ピン２０４−１は、基台２０３の開口部２０５を貫通して設けられ、その先端は，金線２１３により半導体レーザ２２１に接続されている。このＰ端子用ピン２０４−１は、開口部２０５に充填された絶縁物２０６により、基台２０３とは、電気的に絶縁されている。一方、Ｎ端子用ピン２０４−２は、基台２０３に電気的に接続されており、この基台２０３及びブロック２２２を介して、半導体レーザ２２１に接続されている。
【００１３】
基台２０３上の半導体レーザ２２１は、キャップ２０７に覆われている。このキャップ２０７は、筒状の内部に半導体レーザ２２１を収納するキャップ本体２０７−１、キャップ本体２０７−１の端部に設けられた基台２０３に固定されたフランジ部２０７−２．及びキャップ本体２０７−１の頂部付近内部に設けられた窓部材２０８−１により構成されており、半導体レーザ２２１を気密封止してその劣化を防ぐためのものである。
【００１４】
窓部材２０８−１は、非線形光学結晶素子により構成されるもので、半導体レーザ２２１の光学軸２１２上に設置されている。この窓部材２０８−１の半導体レーザ２２１に対向する側には、半球上の突起部２０８−２が形成されており、この突起部２０８−２は、集光されて入射する全ての光がその入射面にほぼ垂直に入射する曲面を有するように設定されている。窓部材２０８−１と半導体レーザ２２１の間のキャップ本体２０７−１の内側には、光学軸２１２上に集光レンズ２０９がレンズ固定部材２１０を介して設けられている。
【００１５】
この集光レンズ２０９は、半導体レーザ２２１から出射されたレーザ光２１１が窓部材２０８−１のほぼ中央で焦点を結ぶように設定されている。そして、この窓部材２０８−１の非線形光学結晶素子の光学軸を半導体レーザ２２１の光学軸２１２に対して、２４°から２６°傾くように設定することにより、レーザ光２１１が入射すると、第２高調波、即ち入射光の１／２波長のレーザ光が窓部材２０８−１より出射する。即ち、元のレーザ光の半分の波長のレーザ光を得ることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開平９−１９７４５７号公報（第８−９頁、図３（ｃ））
【特許文献２】実開昭６３−１４２０１６号公報（第８−１１頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１に示した従来技術は、現在よく用いられているＴＯキャンパッケージのような完成部品に組み込み可能な構造で提案がなされているわけではない。更に、半導体レーザの発光点と非線形光学結晶素子の光導波路との３軸方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）を要する位置合わせを、１軸（Ｘ軸）方向の位置合わせで行う方法であって、前提条件として、他の２軸（Ｙ、Ｚ軸）、即ち、半導体レーザの位置を高精度に配置することが必須であった。従って、半導体レーザの配置位置にバラツキがあると位置合わせ調整が成立しない問題があった。
【００１８】
特許文献２に示した従来技術は、完成部品としてのＴＯキャンパッケージに半導体レーザと非線形光学結晶素子とレンズを組み込んで、波長変換して１／２波長のレーザ光を発光する構造を提案している。しかし、半導体レーザと非線形光学結晶素子とレンズの配置において、光軸合わせや焦点合わせの、調整機構及び調整方法が全く考慮されておらず、半導体レーザ、非線形光学結晶素子、レンズの各素子の高精度な位置合わせ調整が実現不可能で、効率の良い高調波を得ることが難しい問題があった。
【００１９】
そこで本発明は、上記課題を解決し、レーザと非線形光学素子の位置調整を３軸方向に高精度で行い、発光効率の良いレーザ光源およびその調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明のレーザ光源は、上記目的を達成するために、下記記載の構成を採用するものである。
本発明のレーザ光源は、レーザ素子と非線形光学結晶素子とを有し、レーザ素子のレーザ光を非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源において、レーザ素子が固定される基台と、非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、基台に載置され、第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、を備え、基台は、第２の保持部材をレーザ光の出射方向に垂直な方向に案内するための第1の案内部を有し、第２の保持部材は、第１の保持部材をレーザ光の出射方向に平行な方向に案内するための第２の案内部を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、基台は、第１の案内部として、レーザ光の出射方向に垂直な平面部を有し、第２の保持部材は、平面部に接触して固定されたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明のレーザ光源は、レーザ素子と非線形光学結晶素子とを有し、レーザ素子のレーザ光を非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源において、レーザ素子が固定される基台と、非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、基台に載置され、第２の保持部材を支持する支持部材と、を備え、第２の保持部材は、第１の保持部材をレーザ光の出射方向に平行な方向に案内するための第２の案内部を有し、支持部材は、第２の保持部材をレーザ光の出射方向に垂直な方向に案内するための第３の案内部を有することを特徴とする。
【００２３】
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、支持部材は、第３の案内部として、レーザ光の出射方向に垂直な平面部を有し、第２の保持部材は、支持部材の平面部に接触して固定されたことを特徴とする。
【００２４】
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、第２の保持部材は、第２の案内部として、第１の保持部材と嵌合する筒部を有し、第１の保持部材は、筒部に接触して収納されたことを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、第２の保持部材は、レーザ素子の発光部に応じた位置に開口部を有することを特徴とする。
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、非線形光学素子は、光導波路が形成されたことを特徴とする。
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、レーザ素子の出射光は、光導波路に直接結合することを特徴とする。
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、レーザ光は、レーザ素子の発光部に設けられたレンズを介して光導波路に結合することを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、第１の保持部材と第２の保持部材、および、基台と第２の保持部材がそれぞれレーザ溶接で固定されたことを特徴とする。
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、第１の保持部材と第２の保持部材、および、支持部材と第２の保持部材がそれぞれレーザ溶接で固定されたことを特徴とする。
【００２７】
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、支持部材は、レーザ素子と第２の保持部材との間に隔壁を有することを特徴とする。
さらに、本発明のレーザ光源は、上述した構成に加えて、第２の保持部材は、第１から第３の円筒から構成され、第２の円筒部が、断熱性の材質で形成されたことを特徴とする。
【００２８】
本発明のレーザ光源の調整方法は、上記目的を達成するために、下記記載の構成を採用するものである。
本発明のレーザ光源の調整方法は、レーザ素子が固定された基台と、非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、基台に載置され、第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、を備え、レーザ素子のレーザ光を非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源の調整方法であって、レーザ光の出射方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する平面で互いに直交する方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸とし、第１の保持部材を第２の保持部材に対して移動させて、レーザ素子に対する非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を調整するＺ軸調整工程と、第２の保持部材を基台に対して移動させて、レーザ素子に対する非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を調整するＸ軸−Ｙ軸調整工程と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明のレーザ光源の調整方法は、レーザ素子が固定された基台と、非線形光学結晶素子を保持する第１の保持部材と、第１の保持部材を保持する第２の保持部材と、基台に載置され、第２の保持部材を支持する支持部材と、を備え、レーザ素子のレーザ光を非線形光学素子で波長変換して出射するレーザ光源の調整方法であって、レーザ光の出射方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する平面で互いに直交する方向をそれぞれＸ軸、Ｙ軸とし、第１の保持部材を第２の保持部材に対して移動させて、レーザ素子に対する非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を調整するＺ軸調整工程と、第２の保持部材を支持部材に対して移動させて、レーザ素子に対する非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を調整するＸ軸−Ｙ軸調整工程と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
さらに、本発明のレーザ光源の調整方法は、上述した構成に加えて、第２の保持部材を第１の保持部材に対して持ち上げて、非線形光学結晶の下端が見える状態でＺ軸調整工程を行うことを特徴とする。
【００３１】
さらに、本発明のレーザ光源の調整方法は、上述した構成に加えて、Ｚ軸調整工程は、
非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を粗調整するＺ軸粗調整工程と、Ｚ軸粗調整工程の後、非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を微調整するＺ軸微調整工程と、を有することを特徴とする。
【００３２】
さらに、本発明のレーザ光源の調整方法は、上述した構成に加えて、Ｘ軸−Ｙ軸調整工程は、非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を粗調整するＸ軸―Ｙ軸粗調整工程と、Ｘ軸−Ｙ軸粗調整工程の後、非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を微調整するＸ軸−Ｙ軸微調整工程と、を有することを特徴とする。
【００３３】
さらに、本発明のレーザ光源の調整方法は、上述した構成に加えて、Ｚ軸粗調整工程およびＸ軸−Ｙ軸粗調整工程の後、Ｚ軸微調整工程およびＸ軸−Ｙ軸微調整工程を行うことを特徴とする。
【００３４】
さらに、本発明のレーザ光源の調整方法は、上述した構成に加えて、Ｚ軸調整工程の後、第１の保持部材と第２の保持部材をレーザ溶接で固定し、Ｘ軸−Ｙ軸調整工程の後、基台と第２の保持部材をレーザ溶接で固定することを特徴とする。
【００３５】
さらに、本発明のレーザ光源の調整方法は、上述した構成に加えて、Ｚ軸調整工程の後、第１の保持部材と第２の保持部材をレーザ溶接で固定し、Ｘ軸−Ｙ軸調整工程の後、支持部材と第２の保持部材をレーザ溶接で固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、第１の保持部材を第２の保持部材に対して移動させてレーザ素子に対する非線形光学結晶素子のＺ軸方向の位置を調整し、第２の保持部材を基台または支持部材に対して移動させてレーザ素子に対する非線形光学結晶素子のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置を調整することにより、レーザ素子と非線形光学素子の位置調整を３軸方向に高精度で行うことができる。これにより、発光効率の良いレーザ光源を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１のレーザ光源の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例１のレーザ光源の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施例１のレーザ光源の断面図である。
【図４】本発明の実施例１のレーザ光源のキャップを取り外した状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例１のレーザ光源の調整方法の工程を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例２におけるレーザ光源の外観を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施例２のレーザ光源の構成を示す分解斜視図である。
【図８】本発明の実施例２のレーザ光源の断面図である。
【図９】本発明の実施例２のレーザ光源のキャップを取り外した状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施例２のレーザ光源の調整方法の工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施例２のレーザ光源の調整方法の工程を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施例３のレーザ光源の断面図である。
【図１３】本発明の実施例３のレーザ光源の構成を示す分解斜視図である。
【図１４】本発明の実施例３のレーザ光源からキャップを取り外し、フランジを持ち上げた状態を示す側面図である。
【図１５】本発明の実施例３のレーザ光源からキャップを取り外した状態を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施例３のレーザ光源の調整方法の工程を示す説明図である。
【図１７】本発明の実施例４のレーザ光源の断面図である。
【図１８】本発明の実施例４のレーザ光源の構成を示す分解斜視図である。
【図１９】従来のレーザ光源の構成を示す説明図である。
【図２０】従来のレーザ光源の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明のレーザ光源の実施例を図面に基づき説明する。なお、以下に説明する実施例においては、半導体レーザ（レーザ素子）の赤色又は赤外のレーザ光を非線形光学結晶素子であるＳＨＧ素子の光導波路に導き、緑色レーザ光をＳＨＧ素子から出射させる例で説明する。例えば赤外発振波長１０６４ｎｍを波長変換して発振波長５３２ｎｍの緑色レーザ光を出射するレーザ光源について説明する。
【００３９】
（実施例１）
［実施例１の構成：図１−図４］
図１から図４は、本発明の実施例１のレーザ光源１の構成を説明する図面である。図１はレーザ光源１の外観を示す斜視図であり、図２（ａ）は、レーザ光源１の構成を示す分解斜視図であり、図２（ｂ）は後述するＳＨＧ素子ホルダとＳＨＧ素子の分解斜視図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は、レーザ光源１から後述するキャップを取り外した状態を示す斜視図である。各図において同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。
【００４０】
実施例１のレーザ光源１は、発光部にレンズが設けられた半導体レーザのレーザ光を、ＳＨＧ素子で波長変換して出射する。
図３および図４に示すように、半導体レーザがレーザ光を発光する方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸に直交する平面で互いに直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とする。
【００４１】
図１に示すように、実施例１のレーザ光源１は、いわゆるＴＯキャンパッケージ形状の外観であり、基台１１とキャップ１６とフィルタ１７と複数本のリード線１９で外観が形成されている。複数本のリード線１９の全長は、通常、レーザ光源本体より長い寸法を有するが、各図においては模式的に短く示す。
【００４２】
図２（ａ）および図３に示すように、レーザ光源１は、基台１１と、半導体レーザ１２と、フランジ１３ａと、ＳＨＧ素子ホルダ１４と、ＳＨＧ素子１５と、キャップ１６と、フィルタ１７と、複数本のリード線１９と、を備えて構成されている。
【００４３】
基台１１は、例えばＳＰＣ又はコバールからなり、表面がＡｕメッキされている。半導体レーザ１２は、発光部にレンズが設けられている。半導体レーザ１２は、基台１１に実装され、リード線１９とワイヤボンディング（図示せず）されて電気的に接続されている。
【００４４】
図２（ｂ）に示すように、第１の保持部材の一例であるＳＨＧ素子ホルダ１４は、円柱形をなし、その円柱中心軸に沿って平行に溝１４０が形成されている。ＳＨＧ素子ホルダ１４は、材質が例えばＳＵＳ３０４からなる。ＳＨＧ素子１５は、表面に光導波路１５０を有している。
【００４５】
ＳＨＧ素子１５とＳＨＧ素子ホルダ１４は、ＳＨＧ素子ホルダ１４の溝１４０の底面１４１と左側壁１４２に、ＳＨＧ素子１５の裏面１５３と側面１５２を当接して、光導波路１５０がＳＨＧ素子ホルダ１４の円柱中心軸に一致するように、接着治具にて定められた位置にエポキシ系接着剤により固着され、図２（ａ）に示すように一体化されている。
【００４６】
図２（ａ）および図３に示すように、第２の保持部材の一例であるフランジ１３ａは、ガイド孔１３３が形成された円筒形の胴部１３１と、フランジ孔１３５が形成された円筒形のフランジ部１３２とからなる。
フランジ部１３２は側面に、後述する調整工程においてカメラによる調整用の視野を提供する窓部１３４が形成される。フランジ１３ａは、ＳＨＧ素子ホルダ１４と同様に、材質が例えばＳＵＳ３０４からなる。
【００４７】
図１から図３に示すように、キャップ１６は、ＳＵＳの薄板を絞り加工により円筒形に形成し、上端部はレーザ光が透過する孔１６１を設け、下端部はフランジ部１６２が基台１１に抵抗溶接される形状で形成されている。フィルタ１７はキャップ１６の上端部の孔１６１の内側にハーメチックシールを施されて固着され、赤色或いは赤外レーザ光を遮断し、緑色レーザ光を透過させる特性を持っている。
【００４８】
図３および図４に示すように、フランジ１３ａは、フランジ部１３２の下面と基台１１の平面部１１１が面接触し、基台１１の平面部１１１に載置されＸ軸方向、Ｙ軸方向に安定な移動が可能である。基台１１の平面部１１１は第１の案内部の一例である。フランジ部１３２のフランジ孔１３５が、半導体レーザ１２とリード線１９を包含する空間を形成していることで、このフランジ１３ａの十分な移動範囲が確保される。フランジ１３ａの円筒中心軸は、基台１１の上面に垂直な方向、即ち、レーザ光の光軸の方向と一致する方向に形成される。
【００４９】
ＳＨＧ素子ホルダ１４は、フランジのガイド孔１３３と摺動可能に嵌合してフランジ１３ａで案内され、その円柱中心軸は、フランジ１３ａの円筒中心軸と同様にレーザ光の光軸の方向と一致している。従って、ＳＨＧ素子ホルダ１４と一体化しているＳＨＧ素子１５は、Ｚ軸方向に移動可能に構成されている。ガイド孔１３３は、第２の案内部の一例である。
【００５０】
キャップ１６は、上端部の孔１６１をフィルタ１７でハーメチックシール１８して塞ぎ、下端部のフランジ部１６２を基台１１の平面部１１１に抵抗溶接して半導体レーザ１２、ＳＨＧ素子１５を気密封止して、ＴＯキャンパッケージ形状のレーザ光源１を形成する。
【００５１】
上述した構成を備えるレーザ光源１において、基台１１に実装された半導体レーザ１２から出射した赤色又は赤外のレーザ光は、ＳＨＧ素子１５の光導波路１５０を透過し、波長変換され緑色のレーザ光１２０となりフィルタ１７を透過してキャップの孔１６１から出射する。
【００５２】
レーザ光１２０を高効率で出射するためには、半導体レーザ１２のレーザ光をできるだけ多くＳＨＧ素子１５の光導波路１５０に導くことである、言い換えると、半導体レーザ１２のレーザ光の焦点とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０の入射口が一致するように、位置合わせをすることである。
【００５３】
即ち、図３のレーザ光１２０の光軸方向（Ｚ軸方向）、その光軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の３次元方向に、半導体レーザ１２の焦点とＳＨＧ素子の光導波路１５０の入射口とが一致するように、位置合わせ調整をする。
【００５４】
Ｚ軸方向の位置合わせは、半導体レーザ１２と光導波路１５０の入射口の間隙の調整であり、フランジ１３ａに支持されたＳＨＧ素子ホルダ１４をレーザ光の光軸方向に、即ち、上下方向に移動することで達成される。そして、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の位置あわせは、フランジ１３ａのフランジ部１３２の下面と基台１１の上面を面接触させながらフランジ
１３ａを前後左右に移動することで達成される。
以下、実施例１のレーザ光源１の調整方法について説明する。
【００５５】
［実施例１の調整方法：図４−図５］
図５は、実施例１のレーザ光源１の位置合わせ調整方法の工程の説明図である。
調整装置（図示せず）は、基台１１、フランジ１３ａおよびＳＨＧ素子１５が固定されたＳＨＧ素子ホルダ１４を定位置に設置し、図４に示すＭ方向、Ｎ方向から配置したカメラ（図示せず）の検出画像をディスプレイにＭ視野、Ｎ視野として表示する。
また、調整装置は、フランジ１３ａをＸ軸、Ｙ軸方向に移動させ、ＳＨＧ素子ホルダ１４をＺ軸方向に移動させる。
【００５６】
即ち、Ｍ方向のカメラのＭ視野は、図５に示すように、ＳＨＧ素子１５の光導波路１５０と半導体レーザの焦点１２１のＸ軸およびＹ軸方向の位置を表示する。従ってＭ視野による位置調整は、基台１１の上面でフランジ１３ａをＸ軸、Ｙ軸方向に移動することで実施される。
そしてＮ方向のカメラのＮ視野は、図５に示すように、ＳＨＧ素子１５の光導波路１５０と半導体レーザ１２のＺ軸方向の間隙を表示する。従って、Ｎ視野による間隙調整は、フランジ１３ａに嵌合し摺動可能なＳＨＧ素子ホルダ１４を移動することで実施される。
【００５７】
この際、Ｍ視野、Ｎ視野のカメラ検出においては、半導体レーザ１２をパルス駆動で点灯することが、半導体レーザ１２と光導波路１５０の関係を見やすくして望ましい。
なお、Ｍ方向のカメラは、上述の半導体レーザ１２の焦点１２１とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０の位置を表示すると同時に、フィルタを介して赤色又は赤外光を遮蔽し緑色光を透過して光強度検出手段（例えば光パワーメータ）で光強度を測定し調整に利用することも可能となっている。
【００５８】
以下、調整方法の工程について説明する。
まず、ＳＴ１１において、基台１１が調整装置（図示せず）に設置されて、基台１１の平面部１１１（図４参照）にフランジ１３ａが載置され、更にＳＨＧ素子ホルダ１４がフランジ１３ａに挿入された組み込み初期状態にある。
【００５９】
ＳＴ１１のＭ視野は、調整前であるから、半導体レーザ１２の焦点１２１とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０が離れた位置にある。更にＳＴ１１のＮ視野も、調整前であるから、半導体レーザ１２の焦点１２１とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０の入射口１５１の間隙が広く離れた位置にある。このＭ視野、Ｎ視野の図は模式的に間隙を大きく示してある。
【００６０】
次に、ＳＴ１２において、上下方向（Ｚ軸方向）の粗調整を行う。Ｚ軸方向の粗調整は、Ｎ視野において、基台１１にフランジ１３ａの位置を固定（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動を固定）したまま、ＳＨＧ素子ホルダ１４をＺ軸方向に移動して、半導体レーザ１２の焦点１２１と光導波路の入射口１５１の間隙を０．１ｍｍ程度まで縮める。Ｍ視野は、基台１１に対しフランジ１３ａの位置を固定しているから、ＳＴ１１と同様初期状態を表示している。
【００６１】
次に、ＳＴ１３において、前後左右方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の粗調整を行う。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の粗調整は、Ｍ視野において、フランジ１３ａにＳＨＧ素子ホルダ１４を固定（Ｚ軸方向の移動を固定）したまま、フランジ１３ａを基台１１の平面部１１１でＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿って移動し、半導体レーザの焦点１２１と光導波路１５０の位置をほぼ一致する状態に設定することである。Ｎ視野において、半導体レーザ１２の焦点１２１と光導波路の入射口１５１の間隙は、ＳＴ１２と同じ距離である。
【００６２】
次にＳＴ１４において、上下方向（Ｚ軸方向）の微調整の工程を行う。Ｚ軸方向の微調整は、ＳＴ１２と同様に基台１１にフランジ１３ａの位置を固定（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動を固定）したまま、Ｎ視野において、半導体レーザの焦点１２１と光導波路の入射口１５１が一致する方向にＳＨＧ素子ホルダ１４を微動し、そして、Ｍ視野のカメラの光強度検出手段でレーザ光の光強度が最大値になるように、ＳＨＧ素子ホルダ１４の位置を調整する。
【００６３】
レーザ光の光強度が最大値になったＳＨＧ素子ホルダ１４の位置で、フランジ１３ａの胴部１３１にレーザスポット溶接機（ＹＡＧ溶接機）のレーザスポットを同時に複数個所照射し、フランジの胴部１３１とＳＨＧ素子ホルダ１４を固着する。レーザスポットを同時に複数個所照射するのは、例えば３箇所１２０°ピッチで円周方向からレーザスポット溶接することにより、溶接による熱応力がバランスして溶接後の調整位置のズレが無い利点がある。更に、ＳＨＧ素子ホルダ１４の溝１４０を避けて等間隔にレーザスポット溶接する箇所を設定することが望ましい。この結果、半導体レーザの焦点１２１と光導波路の入射口１５１が一致して上下方向（Ｚ軸方向）の調整は完了する。
【００６４】
次にＳＴ１５において、前後左右方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の微調整を行う。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の微調整は、フランジ１３ａを基台１１の平面部１１１でＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿って微動し、Ｍ視野のカメラの光強度検出手段で緑色レーザ光の光強度が最大値になるように、フランジ１３ａの位置を調整する。
【００６５】
レーザ光の光強度が最大値になるフランジ１３ａの位置で、フランジのフランジ部１３２にレーザスポット溶接機のレーザスポットを同時に複数個所照射し、フランジのフランジ部１３２と基台１１を固着する。その結果、図５のＳＴ１５のＭ視野、Ｎ視野に示すように、半導体レーザの焦点１２１と光導波路１５０の入射口１５１の位置が３軸方向で完全に一致する。
【００６６】
上記調整工程の後、キャップ１６のフランジ部１６２を抵抗溶接して、半導体レーザ１２やＳＨＧ素子１５を気密封止することで、図１に示すＴＯキャンパッケージの形状に形成されたレーザ光源１が完成する。
【００６７】
上述したように、本発明の実施例１によれば、ＳＨＧ素子ホルダ１４をフランジ１３ａに対して移動させて、半導体レーザ１２に対するＳＨＧ素子１５のＺ軸方向の調整を行い、フランジ１３ａを基台１１に対して移動させて、半導体レーザ１２に対するＳＨＧ素子１５のＸ軸方向およびＹ軸方向の調整を行う。これにより、半導体レーザ１２とＳＨＧ素子１５の位置調整を３軸方向に高精度で行うことができ、発光効率の良いレーザ光源１を提供することが可能となる。
【００６８】
また、本発明の実施例１によれば、ＳＨＧ素子ホルダ１４とフランジ１３ａ、および、基台１１とフランジ１３ａがそれぞれ互いに面接触する構成する構造を採用しているので、等角度ピッチのレーザスポット溶接を複数箇所行うことが可能であり、各部材の接合で熱による位置ずれを抑え、半導体レーザ１２の焦点とＳＨＧ素子１５の位置合わせ精度が保持されて、発光効率の良いレーザ光源１を提供することが可能となる。
【００６９】
（実施例２）
次に、本発明に係るレーザ光源の実施例２について説明する。
実施例２のレーザ光源２は、半導体レーザの発光部にレンズを備えず、半導体レーザ発光部とＳＨＧ素子の光導波路を、直接光学的に結合し波長変換して発光する直接結合型のレーザ光源である。それ以外の構成部材については、実施例１と、寸法上の違いは多少あ
るものの、構造、材質、機能は同じでよい。
【００７０】
［実施例２の構成：図６−図９］
図６から図９は、本発明の実施例２のレーザ光源２の構成を説明する図面である。図６はレーザ光源２の外観を示す斜視図であり、図７は、レーザ光源２の構成を示す分解斜視図である。図８は図６のＢ−Ｂ断面図であり、図９は、レーザ光源２からキャップを取り外した状態を示す斜視図である。各図において、実施例１と同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。
【００７１】
図８および図９に示すように、半導体レーザがレーザ光を発光する方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸に直交する平面で互いに直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とする。
【００７２】
図６に示すように、レーザ光源２は、実施例１と同様に、いわゆるＴＯキャンパッケージ形状の外観であり、基台１１とキャップ１６とフィルタ１７と複数本のリード線１９で外観が形成されている。
また、図７および図８に示すように、レーザ光源２は、基台１１と、ブロック２１と、半導体レーザ２２と、フランジ１３ａと、ＳＨＧ素子ホルダ１４と、ＳＨＧ素子１５と、キャップ１６と、フィルタ１７と、複数本のリード線１９と、を備えて構成されている。
【００７３】
ブロック２１は、基台１１と一体で形成されるか、溶着等の手段により一体的に基台１１に固着されている。半導体レーザ２２は、実施例１と異なり、発光部にレンズを備えない。半導体レーザ２２は、ブロック２１に実装され、リード線１９とワイヤボンディング（図示せず）されて電気的に接続されている。
フランジ１３ａ、ＳＨＧ素子ホルダ１４、ＳＨＧ素子１５、キャップ１６、フィルタ１７は、構成、機能について実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００７４】
上述した構成を備えるレーザ光源２において、実施例１と同様に、基台１１に実装された半導体レーザ２２から出射した赤色又は赤外のレーザ光は、ＳＨＧ素子１５の光導波路１５０を透過し、波長変換され緑色のレーザ光１２０となりフィルタ１７を透過してキャップの孔１６１から出射する。
【００７５】
レーザ光１２０の出射の効率を最大にするために、実施例１と同様に、半導体レーザ２２とＳＨＧ素子の光導波路１５０の精度のよい位置合わせが重要である。半導体レーザ２２と光導波路１５０の間にレンズのない直接結合型にあっては、半導体レーザ２２とＳＨＧ素子の光導波路１５０の間隙は、周知のごとく極めて狭い。
以下、実施例２のレーザ光源２の調整方法について説明する。
【００７６】
［実施例２の調整方法：図９−図１１］
図１０および図１１は、実施例２のレーザ光源２の位置合わせ調整方法の工程の説明図である。
実施例２の調整方法においては、実施例１と同様に、調整装置（図示せず）は、基台１１、フランジ１３ａおよびＳＨＧ素子１５が固定されたＳＨＧ素子ホルダ１４を定位置に設置し、図９に示すＭ方向、Ｎ方向から配置したカメラ（図示せず）の検出画像をディスプレイにＭ視野、Ｎ視野として表示する。
【００７７】
以下、調整方法の工程について説明する。
まず、図１０に示すＳＴ２１において、基台１１が調整装置（図示せず）に設置されて、基台１１の平面部１１１（図９参照）にフランジ１３ａが載置され、更にＳＨＧ素子ホルダ１４がフランジ１３ａに挿入された組み込み初期状態にある。
【００７８】
ＳＴ２１のＭ視野は、調整前であるから、半導体レーザ２２の発光点２２０とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０が離れた位置にある。更にＳＴ２１のＮ視野も、調整前であるから、半導体レーザ２２の発光点２２０とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０の入射口１５１の間隙が広く離れた位置にある。このＭ視野、Ｎ視野の図は模式的に間隙を大きく示してある。
【００７９】
次に、ＳＴ２２において、上下方向（Ｚ軸方向）の粗調整を行う。Ｚ軸方向の粗調整は、Ｎ視野において、基台１１とフランジ１３ａの位置を固定（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動を固定）したまま、ＳＨＧ素子ホルダ１４をＺ軸方向に移動して、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の入射口１５１の間隙が０．１ｍｍ程度まで縮める。Ｍ視野は、基台１１にフランジ１３ａの位置を固定しているから、ＳＴ２１と同様初期状態を表示している。
【００８０】
次に、ＳＴ２３において、前後左右方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の粗調整を行う。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の粗調整は、Ｍ視野において、フランジ１３ａにＳＨＧ素子ホルダ１４を固定（Ｚ軸方向の移動を固定）したまま、フランジ１３ａを基台１１の平面部１１１でＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿って移動し、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の位置がほぼ合う状態に設定することである。Ｎ視野においては、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路の入射口１５１の間隙は、ＳＴ２２と同じ距離にある。
【００８１】
次に、図１１に示すＳＴ２４において、上下方向（Ｚ軸方向）の微調整を行う。Ｚ軸方向の微調整は、ＳＴ２２と同様に基台１１にフランジ１３ａの位置を固定（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動を固定）したまま、Ｎ視野において、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の入射口１５１の間隙が２０〜５０μｍ程度にまでＳＨＧ素子ホルダ１４を徐々に下げて調整することである。Ｍ視野においては、半導体レーザの発光点２２０と光導波路１５０のＸ軸Ｙ軸の位置関係がＳＴ２３と同じ状態にある。
【００８２】
次に、ＳＴ２５において、前後左右方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の微調整を行う。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の微調整は、フランジ１３ａを基台１１の平面部１１１でＸ軸方向、Ｙ軸方向に沿って微動し、Ｍ視野のカメラの光強度検出手段で緑色レーザ光の光強度が最大値になるように、基台１１に対するフランジ１３ａの位置を調整する。
【００８３】
レーザ光の光強度が最大値になるフランジ１３ａの位置で、フランジのフランジ部１３２にレーザスポット溶接機のレーザスポットを同時に複数個所照射し、フランジのフランジ部１３２と基台１１を固着する。その結果、図１１のＳＴ２５のＭ視野に示すように、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の位置が一致する。Ｎ視野において、半導体レーザの発光点２２０と光導波路の入射口１５１の間隙は、ＳＴ２４と同じ距離にある。
【００８４】
次に、ＳＴ２６において、Ｚ軸方向の再微調整を行う。Ｎ視野において、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の入射口１５１が接触する直前の１０μｍ以下の間隙（望ましくは５μｍ以下）になるまでＳＨＧ素子ホルダ１４を注意深く徐々に下げる。望ましい間隙に到達したＳＨＧ素子ホルダ１４の位置で、フランジ１３ａの胴部１３１にレーザスポット溶接機（ＹＡＧ溶接機）のレーザスポットを同時に複数個所照射し、フランジの胴部１３１とＳＨＧ素子ホルダ１４を固着する。実施例１と同様に、ＳＨＧ素子ホルダ１４の溝１４０を避けて、かつ、等角度ピッチで複数個所レーザスポット溶接を行うことが望ましい。この結果、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の入射口１５１の間隙、位置の調整工程が全て完了する。
【００８５】
上記調整工程の後、キャップ１６のフランジ部１６２を抵抗溶接して、半導体レーザ２
２やＳＨＧ素子１５を気密封止することで、図６に示すＴＯキャンパッケージの形状に形成されたレーザ光源２が完成する。
【００８６】
上述したように、本発明の実施例２によれば、実施例１と同様に、ＳＨＧ素子ホルダ１４をフランジ１３ａに対して移動させて、半導体レーザ２２に対するＳＨＧ素子１５のＺ軸方向の調整を行い、フランジ１３ａを基台１１に対して移動させて、半導体レーザ２２に対するＳＨＧ素子１５のＸ軸方向およびＹ軸方向の調整を行うことにより、半導体レーザ２２とＳＨＧ素子１５の位置調整を３軸方向に高精度で行うことができ、発光効率の良いレーザ光源２を提供することが可能となる。
【００８７】
また、本発明の実施例２によれば、実施例１と同様に、ＳＨＧ素子ホルダ１４とフランジ１３ａ、および、基台１１とフランジ１３ａがそれぞれ互いに面接触する構成する構造を採用しているので、等角度ピッチのレーザスポット溶接を複数箇所行うことが可能であり、各部材の接合で熱による位置ずれを抑え、半導体レーザ２２の焦点とＳＨＧ素子１５の位置合わせ精度が保持されて、発光効率の良いレーザ光源２を提供することが可能となる。
【００８８】
（実施例３）
次に、本発明に係るレーザ光源の実施例３について説明する。
実施例３のレーザ光源３は、実施例２と同様に半導体レーザの発光部にレンズを備えず、半導体レーザ発光部とＳＨＧ素子の光導波路を、直接光学的に結合し波長変換して発光する直接結合型のレーザ光源である。なお、本例は実施例１と同様にレンズを用いた例にも適用可能である。
また後述するように、実施例３は、実施例１、２に一部構成要素が追加されるが、それ以外の構成部材については、構造、材質、機能は同じでよい。
【００８９】
［実施例３の構成：図１２−図１５］
図１２から図１５は、本発明の実施例３のレーザ光源３の構成を説明する図面である。外観は実施例２の図６と同様であるので外観図を省略する、図１２は、実施例２の断面図の図８と同様にレーザ光源３の構成を示す断面図である。図１３は、レーザ光源３の構成を示す分解斜視図である。図１４は、レーザ光源３からキャップを取り外し、ＳＨＧ素子が見える位置にフランジを持ち上げた状態を示す側面図である。図１５は、レーザ光源３からキャップを取り外した状態を示す斜視図である。各図において、実施例１および実施例２と同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。
調整装置は、ＳＨＧ素子ホルダ１４に対してＳＨＧ素子１５をスライドさせることができる。この点は、後述の実施例４も同様である。
【００９０】
図１２、図１４および図１５に示すように、半導体レーザがレーザ光を発光する方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸に直交する平面で互いに直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向とする。
【００９１】
また、図１２および図１３に示すように、レーザ光源３は、実施例２のレーザ光源２に支持部材の一例である支持台２０を追加した構成となっている。即ち、基台１１と、フランジ１３ｂと、ＳＨＧ素子ホルダ１４と、ＳＨＧ素子１５と、キャップ１６と、フィルタ１７と、複数本のリード線１９と、ブロック２１と、半導体レーザ２２と、そして、支持台２０と、を備えた構成となっている。
【００９２】
図１２および図１３に示すように、第２の保持部材の一例であるフランジ１３ｂは、ガイド孔１３３が形成された円筒形の胴部１３１と、フランジ孔１３５が形成された円筒形のフランジ部１３２とからなる。フランジ１３ｂのフランジ部１３２は、実施例１および２と異なり、調整用の視野を提供する窓部は形成されない。フランジ１３ｂは、材質が例
えばＳＵＳ３０４からなる。
【００９３】
支持台２０は、円筒にフランジを形成した形状で、フランジ側の端面に平面部２０１を形成し、平面部２０１の内側に円筒リング状に突設された隔壁２０２を備えている。そして、支持台２０の円筒側の端面が基台１１の平面部１１１にロー付け又は接着されて、基台１１と一体にして固着される。支持台２０の平面部２０１は、第３の案内部の一例であり、第１の案内部の例である基台１１の平面部１１１と平行な平面である。平面部２０１のＺ軸方向の高さ位置は、半導体レーザ２２の発光点に極めて近く、かつ、半導体レーザ２２の発光点より少し低い位置に設定されている。
【００９４】
図１２の詳細図に示すように、円筒リング状の突設した隔壁２０２は、フランジ１３ｂのフランジ部１３２の内側に形成されている。そして、フランジ１３ｂのフランジ部１３２の下面が支持台２０の平面部２０１と面接触して、実施例２と同様にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能に形成される。
【００９５】
支持台２０に設けられた隔壁２０２は、例えば、半導体レーザ２２の発光点と平面部２０１のほぼ中間の高さに形成されている。この隔壁２０２は、後述するように、調整方法の最終の工程で実施されるフランジ１３ｂと支持台２０のレーザスポット溶接において飛び出すスパッタや酸化物などの異物が、この隔壁２０２に遮られて、半導体レーザ２２の発光点に付着することを防ぐ働きを担っている。
【００９６】
基台１１、ＳＨＧ素子ホルダ１４、ＳＨＧ素子１５、キャップ１６、フィルタ１７、リード線１９、ブロック２１、半導体レーザ２２は、構成、機能が実施例２と同様であるので、説明を省略する。
【００９７】
また、実施例３のレーザ光源３は、図１４に示すように、ＳＨＧ素子１５の下端が見える位置まで、フランジ１３ｂを持ち上げてＮ視野を確保し、後述する調整工程においてＺ軸方向の位置調整に用いられる。
【００９８】
以下、実施例３のレーザ光源３の調整方法について説明する。
【００９９】
［実施例３の調整方法：図１４−図１６］
図１６は、実施例３のレーザ光源３の位置合わせ調整方法の工程の説明図である。
実施例３の調整方法においては、実施例１および実施例２と同様に、調整装置（図示せず）は、基台１１と支持台２０を定位置に設置し、フランジ１３ｂとＳＨＧ素子ホルダ１４を定位置に保持し、図１４及び図１５に示す矢印Ｍ方向、矢印Ｎ方向から配置したカメラ（図示せず）の検出画像をディスプレイにＭ視野、Ｎ視野として表示する。
【０１００】
以下、調整方法の工程について説明する。
まず、図１６に示す、ＳＴ３１において、支持台２０と一体の基台１１が、調整装置（図示せず）に設置されて、フランジ１３ｂとＳＨＧ素子ホルダ１４とが調整装置（図示せず）に保持されて、初期状態にある。また図ｌ４に示すように、Ｎ視野が確保されるように、ＳＨＧ素子１５の下端が見える位置までフランジ１３ｂを調整装置により持ち上げられる。
【０１０１】
ＳＴ３１のＭ視野に示すように、Ｘ軸−Ｙ軸方向において、半導体レーザ２２の発光点２２０とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０は初期状態の離れた位置にある。またＳＴ３１のＮ視野に示すように、Ｚ軸方向においても、半導体レーザ２２の発光点２２０とＳＨＧ素子１５の光導波路１５０の入射口１５１の間隙は初期状態で広く離れた位置にある。Ｎ視野には、半導体レーザ２２の発光点２２０の近傍に配置された支持台２０と隔壁２０２
がその視野の中に認められる。このＭ視野、Ｎ視野の図は光導波路１５０と半導体レーザ２２の間隙を理解しやすくするため模式的に大きく示してある。
【０１０２】
次に、ＳＴ３２において、Ｚ軸方向とＸ軸方向、Ｙ軸方向の粗調整を行う。Ｚ軸方向の粗調整は、Ｎ視野において、ＳＨＧ素子ホルダ１４をＺ軸方向に移動して、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の入射口１５１の間隙を約０．１ｍｍに調整する。
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の粗調整は、Ｍ視野において、フランジ１３ｂとＳＨＧ素子ホルダ１４を、支持台２０の平面部２０１に沿ってＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させ、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の位置がほぼ重なるように調整する。
【０１０３】
次に、ＳＴ３３において、Ｚ軸方向とＸ軸方向、Ｙ軸方向の微調整を行う。Ｚ軸方向の微調整は、Ｎ視野において、ＳＨＧ素子ホルダ１４をＺ軸方向に移動して、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の入射口１５１の間隙が３〜７μｍ程度にまでＳＨＧ素子ホルダ１４を徐々に下げて調整する。
Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の微調整は、Ｍ視野において、フランジ１３ｂとＳＨＧ素子ホルダ１４を、支持台２０の平面部２０１に沿ってＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させ、Ｍ視野のカメラの光強度検出手段で緑色レーザ光の光強度が最大値になるように、ＳＨＧ素子ホルダ１４の位置を調整する。
【０１０４】
Ｚ軸方向の微調整、およびＸ軸方向、Ｙ軸方向の微調整の後、フランジ１３ｂを、フランジ部１３２が支持台２０の平面部２０１に当接する位置まで下にスライドし、支持台２０の平面部２０１の上に載置する。その後、フランジ１３ｂの胴部１３１とＳＨＧ素子ホルダ１４を、レーザスポット溶接機でレーザスポットを同時に複数個所照射し固着する。
【０１０５】
その結果、図１５に示すように、ＳＴ３３の調整工程終了後のレーザ光源３は、Ｎ視野を用いたＺ軸方向の調整が終了し、半導体レーザ２２の周囲をフランジ１３ｂと支持台２０で覆った外観になる。従って、Ｎ視野はフランジ１３ｂにより遮られた状態になるが、矢印Ｍ方向のカメラのＭ視野は表示可能となっている。
【０１０６】
次に、ＳＴ３４において、フランジ１３ｂを、支持台２０の平面部２０１に沿ってＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させ、Ｍ視野のカメラの光強度検出手段を用いて緑色レーザ光の光強度が最大値になるように、位置合わせの再調整を行う。
【０１０７】
フランジ１３ｂを移動させて、光強度が最大値になった位置で、フランジ１３ｂのフランジ部１３２と支持台２０の平面部２０１に、レーザスポット溶接機（ＹＡＧ溶接機）のレーザスポットを同時に複数個所照射し、フランジ１３ｂと支持台２０を固着する。
以上の工程により、半導体レーザ２２の発光点２２０と光導波路１５０の入射口１５１の間隙、位置の調整が全て完了する。
【０１０８】
本発明の実施例３のレーザ光源３は、所定の高さを有する支持台２０を基台１１上に設け、支持台２０に形成された平面部２０１にフランジ１３ｂが載置されて固定される。これにより、基台１１にフランジ１３ａが載置される実施例２の構成と比較して、フランジ１３ｂが載置される面とＳＨＧ素子１５の光導波路の入射口１５１の距離が短くなる。
【０１０９】
よって、調整工程のＳＴ３４において溶接によりフランジ１３ｂを固定する際に、アンバランスが生じてフランジ１３ｂが若干傾くことがあったとしても、実施例３のレーザ光源３は、フランジ１３ｂの傾きによる位置ずれを抑え、発光効率の良いレーザ光源を提供することが可能となる。
【０１１０】
また、本発明の実施例３のレーザ光源３は、支持台２０のフランジ１３ｂより内側の位
置に、円筒リング状に突出して設けられた隔壁２０２を備えている。これにより、調整工程のＳＴ３４においてフランジ１３ｂを溶接する際に飛び出すスパッタや酸化物などの異物が、この隔壁２０２に遮られて、スパッタや酸化物などの異物の付着による半導体レーザ２２の不良を防ぐことが可能となる。
【０１１１】
上記調整工程の後、実施例２と同様に、図６に示すように、キャップ１６のフランジ部１６２を抵抗溶接して、半導体レーザ２２やＳＨＧ素子１５を気密封止することで、ＴＯキャンパッケージの形状に形成されたレーザ光源３が完成する。
本例においては、フランジ１３ａに、実施例１、２で説明した窓１３４が形成されていても差し支えはない。
【０１１２】
（実施例４）
次に、本発明に係るレーザ光源の実施例４について説明する。
実施例４のレーザ光源４は、実施例２、３と同様に、半導体レーザ発光部とＳＨＧ素子の光導波路を、直接光学的に結合し波長変換して発光する直接結合型のレーザ光源である。なお、本例は実施例１と同様にレンズを用いた例にも適用可能である。
【０１１３】
［実施例４の構成：図１７−図１８］
図１７と図１８は、本発明の実施例４のレーザ光源４の構成を説明する図面である。外観については実施例２の図６と同様なので外観図は省略する。図１７は、実施例３の図１２の断面図と同様にレーザ光源４の構成を示す断面図であり、図１８（ａ）は、レーザ光源４の構成を示す分解斜視図であり、図１８（ｂ）はフランジの分解斜視図である。各図において、実施例３と同一の構成部材には同一の番号を付して、重複する説明は省略する。
【０１１４】
図１７および図１８（ａ）に示すように、実施例４のレーザ光源４は、実施例３のレーザ光源３と比較して第２の保持部材の一例であるフランジ１３ｃの構造が異なる。即ち、図１８（ｂ）に示すように、フランジ１３ｃが、第１の円筒１３６、第２の円筒１３７および第３の円筒１３８の３つの円筒を組み合わせて構成されている。
【０１１５】
第１の円筒１３６は、実施例３と同様に、ＳＨＧ素子ホルダ１４と嵌合する直径を持つガイド孔１３３を形成し、その外周に第２の円筒１３７が嵌合し固着される。また、第２の円筒１３７の外周には、第３の円筒１３８が嵌合し固着される。各円筒を互いに固着する方法は、例えば、嵌合のしまりばめ、または接着であってもよい。第１および第３の円筒の材質は例えばＳＵＳ３０４からなる。第２の円筒の材質は、断熱性と寸法安定性の優れた材質、例えば低熱伝導率のセラミクス等からなる。
【０１１６】
第１の円筒１３６は、実施例３のフランジ１３ｂの胴部１３１（図１２参照）と同様に、ガイド孔１３３が形成される。また、第３の円筒１３８は、実施例３のフランジ１３ｂのフランジ部１３２（図１２参照）と同様に、フランジ孔１３５が形成される。
基台１１、ＳＨＧ素子ホルダ１４、ＳＨＧ素子１５、キャップ１６、フィルタ１７、リード線１９、支持台２０、ブロック２１、半導体レーザ２２は、構成、機能について実施例３と同様であるので、説明を省略する。
【０１１７】
実施例４のレーザ光源４は、フランジ１３ｃの第２の円筒１３７を断熱性の材質で形成することで、半導体レーザ２２とＳＨＧ素子１５が熱的に遮断される。これにより、半導体レーザ２２とＳＨＧ素子１５の動作温度を、それぞれ別々に管理することが可能となる。
例えば、図１７に示すように、基台１１に、２点鎖線で示す領域に冷却機能を有するペルチェ素子１１２を取り付ける。また、第１の円筒１３６には２点鎖線で示す領域に発熱
機能を有するチップ抵抗１３９を取り付ける。
【０１１８】
このような構成とすることにより、例えば、半導体レーザ２２を最も発光効率の良い動作温度の約４０℃に保つとともに、ＳＨＧ素子１５を最も波長変換効率の良い動作温度の約５０℃に保つように温度を管理することが可能である。これにより、発光効率の一段と優れたレーザ光源を提供することが可能である。
【０１１９】
上述したように、実施例４のレーザ光源４は、フランジ１３ｃ以外の構成は実施例３と同様であり、図１４−図１６に示す方法で、半導体レーザ２２とＳＨＧ素子１５の３軸方向の位置調整を高精度で行うことが可能である。
【０１２０】
図１７および図１８においては、実施例３のレーザ光源の構成において、断熱性の材質で形成される円筒部を有するフランジを備える例を示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、実施例１または２のレーザ光源の構成において、ＳＨＧ素子を保持するフランジが断熱性の材質で形成される円筒部を有する構成であってもよい。
このような構成とすることにより、同様に、半導体レーザとＳＨＧ素子を熱的に遮断し、半導体レーザとＳＨＧ素子を最適な温度に保つように温度管理をすることが可能となる。
本例においても、第３の円筒１３８に、実施例１、２で説明した窓が形成されていても差支えがない。
【０１２１】
なお、本発明の実施例において、赤色あるいは赤外のレーザ光を波長変換して緑色レーザ光を得るレーザ光源の説明を行ったが、この波長変換は青色、紫色、紫外レーザ光にも適応できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１２２】
１、２、３、４  レーザ光源
１１  基台
１２  半導体レーザ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  フランジ
１４  ＳＨＧ素子ホルダ
１５  ＳＨＧ素子
１６  キャップ
１７  フィルタ
１８  ハーメチックシール
１９  リード線
２０  支持台
２１  ブロック
２２  半導体レーザ
１１１  平面部
１１２  ペルチェ素子
１２０  レーザ光
１２１  焦点
１３１  胴部
１３２  フランジ部
１３３  ガイド孔
１３４  窓部
１３５  フランジ孔
１３６  第１の円筒
１３７  第２の円筒
１３８  第３の円筒
１３９  チップ抵抗
１４０  溝
１４１  底面
１４２  側壁
１５０  光導波路
１５１  入射口
１５２  左側面
１５３  裏面
１６１  孔
１６２  フランジ部
２０１  平面部
２０２  隔壁
２２０  発光点
【図１】
2010262252.tif 000003
【図２】
2010262252.tif 000004
【図３】
2010262252.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010262252.tif 000007
【図６】
2010262252.tif 000008
【図７】
2010262252.tif 000009
【図８】
2010262252.tif 000010
【図９】
2010262252.tif 000011
【図１０】
2010262252.tif 000012
【図１１】
2010262252.tif 000013
【図１２】
2010262252.tif 000014
【図１３】
2010262252.tif 000015
【図１４】
2010262252.tif 000016
【図１５】
2010262252.tif 000017
【図１６】
2010262252.tif 000018
【図１７】
2010262252.tif 000019
【図１８】
2010262252.tif 000020
【図１９】
2010262252.tif 000021
【図２０】
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